Post on 21-Jul-2020
Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do
Sul e da utilização de finos de britagem na mitigação da reação
álcali agregado
Luana Centofante Costa
Orientadora: Prof. Dra. Francieli Tiecher
Dissertação apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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Costa, Luana Centofante
Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul e da
utilização de finos de britagem na mitigação da reação álcali agregado, 2019
104 f.
Dissertação (Mestrado) - IMED – Complexo de Ensino Superior Meridional
Faculdade de Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
1. Reação álcali sílica. 2. Rochas vulcânicas. 3. Durabilidade do concreto.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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Luana Centofante Costa
Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul e da utilização de finos de britagem na
mitigação da reação álcali-agregado
Dissertação apresentada ao Complexo de Ensino Superior Meridional - IMED, como parte dos requisitos para a obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil. Área de concentração: Tecnologia do ambiente construído. Orientador: Prof. Dra. Francieli Tiecher PASSO FUNDO/RS
2019
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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CIP – Catalogação na Publicação
C837a COSTA, Luana Centofante
Avaliação de reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul e da utilização de finos de britagem na mitigação da reação álcali agregado / Luana Centofante Costa. – 2019.
104 f., il.; 30 cm.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade IMED, Passo Fundo, 2019.
Orientador: Prof. Dr. Francieli Tiecher.
1. Concreto – Durabilidade. 2. Rochas vulcânicas – Rio Grande do Sul. 3. Reação álcali sílica – Finos de britagem. I. TIECHER, Francine, orientadora. II. Título.
CDU: 691.32
Catalogação: Bibliotecária Angela Saadi Machado - CRB 10/1857
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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RESUMO
A reação álcali agregado (RAA) é uma reação química que leva à deterioração as estruturas de
concreto. Desencadeada, principalmente, a partir de minerais silicosos presentes nos agregados
e os hidróxidos alcalinos oriundos da hidratação do cimento, a reação pode causar sérios danos
às estruturas de concreto sujeitas à intensa umidade. Para que a ocorrência da RAS possa ser
evitada, é necessário conhecer as características dos agregados. Neste sentido, pouco se
conhece a respeito do comportamento dos agregados do Rio Grande do Sul (RS), em sua maioria
proveniente de rochas vulcânicas. Sabendo-se que um agregado é potencialmente reativo, é
importante que medidas preventivas à ocorrência da RAS sejam tomadas. A mais difundida é o
emprego de adições pozolânicas, em substituição ao cimento; Entretanto, pouco se divulga
sobre o efeito filler na mitigação da RAS através do uso de adições consideradas menos nobres.
Sendo assim, a partir desse contexto, o objetivo do presente estudo é avaliar a reatividade de
rochas vulcânicas do RS e a mitigação da reação pelos finos de britagem. Para atingir o objetivo
proposto foram empregados ensaios para a avaliação da reatividade dos agregados, bem como
da mitigação resultante do emprego dos finos de britagem. O estudo foi feito a partir da coleta
de 9 amostras de agregados do RS, todas de origem vulcânica. A potencialidade reativa das
amostras foi avaliada através da análise petrográfica, do estudo de dissolução de sílica (NBR
9848) e do ensaio acelerado em barras de argamassa (NBR 15577-4). A investigação do potencial
de mitigação da RAS pelos finos de britagem foi feita por meio da determinação do índice de
atividade pozolânica das amostras, com cal e com cimento (NBR 5751 e NBR 5752) e pelo ensaio
acelerado em barras de argamassa, porém substituindo-se parte do agregado pelos finos de
britagem. Foram testados dois teores de substituição – 10 e 20%, bem como duas
granulometrias de fino – fração menor que 0,075 mm e fração menor que 0,045 mm. Os
resultados obtidos evidenciaram que, dentre os nove agregados avaliados, apenas 1 foi
classificado como potencialmente inócuo. Para os demais agregados considerados
potencialmente reativos, houve redução das expansões com a incorporação de material fino.
Grande parte dos casos obteve melhor efeito conforme se aumenta o teor de fino e se emprega
a fração menor.
Palavras chave: Reação álcali silica; Mitigação da reação; Finos de britagem; Durabilidade do
concreto.
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ABSTRACT
The alkali silica reaction (RAS) is a chemical reaction that leads concrete structures to
deterioration. Triggered, mainly, from silica minerals in the aggregates and the alkaline
hydroxides from cement hydration, the reaction can cause serious damage to concrete
structures subject to intense moisture. For the occurrence of RAS to be avoided, it is necessary
to know the particulars of the aggregates. In this sense, little is known about the behavior of the
aggregates in Rio Grande do Sul (RS), mostly from volcanic rocks. Knowing that an aggregate is
potentially reactive, it is important that preventive measures to the occurrence of the RAS be
taken. The most widespread is the use of pozzolanic additions replacing cement, little is known
about the filler effect in the mitigation of RAS through pozolanas considered less noble.
Therefore, from this context, the objective of the present study is to evaluate the reactivity of
RS rocks and the reaction mitigation by powder aggregate. In order to achieve the proposed
goal, tests were used to evaluate the reactivity of the aggregates, as well as the mitigation
resulting from the use of powder aggregate. The study was made with the collection of 9
samples of RS aggregates, all from volcanic origin. The reactivity potential of the samples was
evaluated through petrographic analysis, the study of silica dissolution (NBR 9848) and the
accelerated test of the mortar bars (NBR 15577-4). The evaluation of the RAS mitigation
potential by powder aggregate was made through the determination of the pozzolanic activity
index of the samples, with lime and cement (NBR 5751 and NBR 5752) and the accelerated test
of the mortar bars, but replacing part of the aggregate with the powder aggregate. Two
substitution contents were tested – 10 and 20%, so were two fine-fractions granulometry
smaller than 0,075mm and smaller than 0,045mm. The results showed that, among the nine
aggregates evaluates, only 1 was classified as potentially innocuous. For the other aggregates
considered potentially reactive, there was reduction of the expansions with the incorporation
of fine material. Most of the cases obtained better effect as the fine content is increased and
the smaller fraction is used.
Keywords: Alkali-silica reaction; Reaction mitigation; Powder Aggregate; Durability of concrete.
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AGRADECIMENTOS
Esses dois anos representaram muito empenho, garra, dedicação (além de alguns sufocos
também!) e nada disso teria sido possível sem o apoio de incríveis pessoas que convivem comigo
e outras maravilhosas que encontrei ao longo dessa caminhada. Agradecer é pouco pelo tanto
que vocês representam para mim.
Primeiramente quero agradecer a professora Francieli Tiecher Bonsembiante, pela orientação
que me foi dada, juntamente com sua grande contribuição no meu crescimento. Obrigada por
toda sua atenção, sua amizade e amparo nesta pesquisa. A forma como você auxilia teus alunos
é um exemplo a ser seguido. Essa orientação eu levarei para minha vida toda. Você tem a minha
admiração!
Aos professores Rodrigo de Almeida Silva e Richard Thomas Lermen pela fundamental
colaboração e por todo suporte a mim prestado durante a pesquisa. Vocês foram o meu braço
direito do início ao fim!
À minha amada irmã Thaiana, que não mediu esforços para me ajudar. Sempre presente,
deixando de lado seus próprios compromissos para me ajudar no laboratório, em quase todas
as fases e na pior delas: peneirar, moer e separar os finos! Não tenho palavras para agradecer
tudo que fez e faz por mim. Você vale ouro! Sem tua ajuda, o caminho teria sido muito mais
árduo. Meu muito obrigada mais sincero e carinhoso possível!
Meu cunhadinho querido, Bernardo, que passou noites e noites no laboratório, dando o melhor
de si pra me ajudar. Foi o meu companheirão guerreiro! Muito obrigada! Teu auxílio foi essencial
pra que eu conseguisse chegar até o fim e atingir minhas metas.
Ao aluno de engenharia civil Rafael Kaiser, pela eficiência e presteza em me auxiliar no
laboratório. Sua contribuição foi de extrema importância e grande ajuda. Muito obrigada!
À Marina Paula Secco por se disponibilizar em me ajudar com os procedimentos da dissolução
de sílica e a lidar com o espectrofotômetro UV-VIS. E toda equipe do laboratório Elen, Leonardo,
Gustavo e Wallace sempre dispostos a me dar suporte da melhor forma possível.
À professora Márcia E. B. Gomes, pela colaboração com a análise petrográfica, obrigada pela
disponibilidade e imensa ajuda!
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Ao professor Erich Rodriguez que foi essencial no início da pesquisa. Agradeço por compartilhar
seu conhecimento e experiências. A professora Patrícia Michel, pela sua contribuição e amizade.
Foi muito bom conhecer vocês!
À Letícia, Leonardo, Bianca, Bruno, Edgar, Rodrigo e Luciane por se disponibilizarem a buscar as
amostras de agregados, mesmo sendo fora de mão, mesmo tendo muitos compromissos e
longas viagens pela. Sem o auxílio de vocês, essa pesquisa não seria possível. Muita gratidão por
vocês!
Quero agradecer aos meus pais, pelo incentivo, pelo infinito amor, por sempre estarem
presentes mesmo com quilômetros entre nós. Vocês me deram todo suporte necessário não
apenas para minha formação, mas para minha vida inteira. Sempre lutando junto comigo pelos
meus sonhos e ideais. Obrigada por realizarem mais um deles!
Ao meu noivo, Bruno, que fez com que os dias fossem mais leves, trazendo uma energia
maravilhosa, de forma radiante. Obrigada por me aguentar nos dias mais exaustivos e sempre
me dar palavras de incentivo, que renovavam minhas forças! Amo você da forma mais pura e
verdadeira!
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“Nossa maior fraqueza é a desistência. O
caminho mais certeiro para o sucesso é sempre
tentar apenas uma vez mais.”
Thomas Edison
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SUMÁRIO
RESUMO ....................................................................................................................................... 6
ABSTRACT ..................................................................................................................................... 7
AGRADECIMENTOS ...................................................................................................................... 8
SUMÁRIO ................................................................................................................................... 11
LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................................... 13
LISTA DE TABELAS ...................................................................................................................... 15
LISTA DE SÍMBOLOS ................................................................................................................... 16
ABREVIAÇÕES ............................................................................................................................. 17
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 18
1.1 Justificativa .................................................................................................................. 19
1.2 Objetivos ...................................................................................................................... 21
1.2.1 Objetivo Geral ....................................................................................................... 21
1.2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................ 21
2 REVISÃO DE LITERATURA .................................................................................................... 22
2.1 A Reação Álcali Sílica .................................................................................................... 22
2.2 Mecanismos da Reação Álcali Sílica ............................................................................. 26
2.3 Fatores influentes para a ocorrência da RAS ............................................................... 28
2.3.1 Álcalis .................................................................................................................... 29
2.3.2 Agregados reativos ............................................................................................... 30
2.3.3 Condições de entorno ........................................................................................... 35
2.4 Prevenção e Mitigação da reação ................................................................................ 36
2.4.1 Utilização de finos de agregados reativos na mitigação da RAS ........................... 38
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................................................................................... 41
3.1 Materiais ...................................................................................................................... 42
3.1.1 Cimento ................................................................................................................ 42
3.1.2 Agregados ............................................................................................................. 42
3.2 Métodos....................................................................................................................... 44
3.2.1 Análise petrográfica .............................................................................................. 44
3.2.2 Avaliação da atividade pozolânica ........................................................................ 45
3.2.3 Ensaio acelerado em barras de argamassa ........................................................... 46
3.2.4 Método para determinar a dissolução da sílica .................................................... 52
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES................................................................................................ 54
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4.1 Estudo Preliminar – Avaliação do Índice de Atividade Pozolânica dos Finos de Britagem
54
4.2 Avaliação da potencialidade reativa dos agregados .................................................... 56
4.2.1 Análise petrográfica .............................................................................................. 56
4.2.2 Avaliação do potencial de dissolução de sílica dos agregados .............................. 65
4.2.3 Análise da reatividade potencial dos agregados pelo ensaio acelerado das barras
de argamassa ...................................................................................................................... 66
4.3 Investigação do potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem ..................... 70
4.3.1 Investigação do potencial de mitigação da RAS pela substituição dos agregados
pelos finos de britagem ....................................................................................................... 70
4.4 Discussão dos resultados ............................................................................................. 75
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................................... 80
5.1 Conclusões ................................................................................................................... 80
5.1.1 Potencialidade reativa dos agregados .................................................................. 80
5.1.2 Mitigação da RAS pelos finos de britagem ............................................................ 81
5.1.3 Conclusões gerais ................................................................................................. 81
5.2 Sugestões para futuras pesquisas ................................................................................ 82
REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 83
ANEXO A ..................................................................................................................................... 91
ANEXO B ..................................................................................................................................... 94
ANEXO C ................................................................................................................................... 102
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Blocos de fundação do Edifício Areia Branca. .............................................................. 24
Figura 2: Pavimento de concreto afetado pela RAA, na Corréia do Sul. ..................................... 24
Figura 3: Viaduto Charrest demolido devido à RAA, no Canadá ................................................. 24
Figura 4: Típica fissura mapeada em bloco de fundação. ........................................................... 25
Figura 5: Típica fissura mapeada na UHE Furnas. ....................................................................... 25
Figura 6: Desalinhamento da criste de duas barragens diferentes. ........................................... 25
Figura 7: Gel no interior do concreto, na interface agregado-pasta. ......................................... 26
Figura 8: Gel exsudado na superfície. ......................................................................................... 26
Figura 9: Estrutura da sílica. ....................................................................................................... 27
Figura 10: Estrutura cristalina (a); Estrutura amorfa (b); Desintegração da rede (c). ................ 27
Figura 11: Influencia da forma dos grãos na expansão do concreto. ........................................ 31
Figura 12: Províncias do Rio Grande do Sul. .............................................................................. 32
Figura 13: Micrografias obtidas em microscopia ótica comparando as mesóstases e o vidro
vulcânico, onde: V= vidro vulcânico, Mm= mesóstase com grãos microcristalinos, Ma=
mesóstase com predominância de argilominerais, Mq= mesóstase com grãos melhor
cristalizados. (a) (b) aspecto do vidro vulânico sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação
10x; (c) (d) aspecto da mesóstase Mm sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação 20x; (e)
(f) aspecto da mesóstse Ma sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação 20x; (g) (h) aspecto
da mesóstase Mq sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação 10x. ................................. 34
Figura 14: Expansão média das barras de argamassa moldadas com cimento contendo diferentes
teores de adição de pó micronizado de basalto reativo. ........................................................... 39
Figura 15: Planejamento do programa experimental. ................................................................ 41
Figura 16: Mapa das localidades das amostras. ........................................................................ 43
Figura 17: Agregados miúdos de origem vulcânica utilizadaos de cada jazida. .......................... 44
Figura 18: Frações granulométricas preparadas para o ensaio acelerado em barras de
argamassa .................................................................................................................................. 47
Figura 19: (a) Aspecto das barras de argamassa após a desmoldagem; (b) Amostras imersas em
solução de NaOH, em recipiente fechado. ................................................................................. 49
Figura 20: Leitura das barras. ..................................................................................................... 49
Figura 21: Amostra de pó de brita 0 (a); Finos de basalto após peneiramento (b). ................... 50
Figura 22: Fotomicrografia da amostra SJ; (a) Argilominerias e mesóstase em luz natural; (b)
Argilominerias e mesóstase em luz polarizada........................................................................... 57
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Figura 23: Fotomicrografia do fragmento de IJ; (a) Mesóstase microcristalina em luz natural; (b)
Mesóstase microcristalina em luz polarizada. ............................................................................ 58
Figura 24: Fotomicrografia do fragmento de CX; (a) Mesóstase sob luz natural; (b) Mesóstase
sob luz polarizada. ...................................................................................................................... 58
Figura 25: Fotomicrografia do fragmento de ER; (a) Mesóstase vítrea e quartzo ...................... 59
Figura 26: Fotomicrografia do fragmento de SM; (a) Imagem da matriz riodacítica em luz natural;
(b) Imagem da matriz riodacítica em luz polarizada. .................................................................. 60
Figura 27: Fotomicrografia do fragmento de AL; (a) Quartzo com leve extinção ondulante em luz
polarizada; (b) Mesóstase intersticial microcristalina em luz natural. ....................................... 60
Figura 28: Fotomicrografia do fragmento de PF; (a) Mesóstase em luz natural; (b) Quartzo
fibroso a microcristalino em luz polarizada. ............................................................................... 61
Figura 29: Fotomicrografia do fragmento de MN; (a) Imagem sob ............................................ 62
Figura 30: Fotomicrografia do fragmento de TR; (a) Presença de mesóstase – luz polarizada; (b)
Presença de mesóstase – luz natural. ........................................................................................ 62
Figura 31: Barras de argamassa após 30 dias de ensaio. ............................................................ 69
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Características do cimento CP V ARI. ........................................................................ 421
Tabela 2: Municípios de coleta das amostras de rochas vulcânicas. ........................................ 432
Tabela 3: Faixas granulométricas para o ensaio acelerado, segundo a NBR 15577-4. ............. 476
Tabela 4: Quantidade de material utilizado para 10% de adição de finos ................................ 510
Tabela 5: Quantidade de material utilizado para 20% de adição de finos .................................. 51
Tabela 6: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com cimento Portland aos 28
dias dos finos de britagem. .................................................................................................... 5470
Tabela 7: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com a cal aos 7 dias dos finos
de britagem. .......................................................................................................................... 55 70
Tabela 8: Resumo das características petrográficas dos agregados............................................63
Tabela 9: Expansão média das amostras no ensaio acelerado. ................................................ 665
Tabela 10: ANOVA para resultados de expansibilidade das barras de argamassa após 28 dias em
imersão na solução de NaOH. .................................................................................................. 732
Tabela 11: Resumo dos resultados obtidos na pesquisa. ...........................................................77
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LISTA DE SÍMBOLOS
SiO2 – Sílica
≡Si-O-Si≡ - Grupo Siloxano
≡Si-OH - Grupo Silanol
OH- - Íons Hidroxila
Na+ - Íons Sódio
K+ - Íons Potássio
Ca2+ - Íons de Cálcio
LiNO3 – Nitrato de Lítio
NaOH – Hidróxido de Sódio
VHCl - Volume de HCl (conhecido);
CHCl - Concentração molar (conhecida);
VNaOH - Volume de NaOH (utilizado até a solução de HCl ficar rosada);
CNaOH - Concentração molar (a obter)
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ABREVIAÇÕES
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
AL – Amostra de agregado proveniente da cidade de Alegrete
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
ASTM - American Society for Testing and Materials
C-S-H - Silicato de Cálcio Hidratado
CESP – Companhia Energética de São Paulo
CP IV - Cimento Portland Pozolânico
CP II-Z - Cimento Portland Composto com Pozolana
CP V ARI - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial
CP V ARI-RS - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial e Resistente a Sulfatos
CX - Amostra de agregado proveniente da cidade de Caxias do Sul
ER - Amostra de agregado proveniente da cidade de Erechim
IJ - Amostra de agregado proveniente da cidade de Ijuí
ITT - Instituto Tecnológico de Micropaleontologia
L0 – Leitura zero
Li – Leitura na idade de análise
MN - Amostra de agregado proveniente da cidade de Montenegro
NBR – Norma Brasileira
PF - Amostra de agregado proveniente da cidade de Passo Fundo
pH - Potencial Hidrogeniônico
RAA - Reação Álcali-Agregado
RAC - Reação Álcali-Carbonato
RAP - Reactive Aggregate Powders (Pó de agregados reativos)
RAS - Reação Álcali-Sílica
SJ - Amostra de agregado proveniente da cidade de São João da Urtiga
SM - Amostra de agregado proveniente da cidade de Santa Maria
TR - Amostra de agregado proveniente da cidade de Torres
UR – Umidade Relativa
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1 INTRODUÇÃO
A Reação Álcali Silica (RAS) é uma reação deletéria que envolve constituintes do
concreto, onde, agregados contendo minerais silicosos reativos interagem com os íons alcalinos
provenientes do cimento, promovendo fissuração decorrente de expansão do concreto, na
presença de umidade. Como produto dessa reação forma-se um gel sílico-alcalino, que possui
características expansivas, as quais são responsáveis por gerar um quadro de fissuração
desordenada, podendo chegar a deformações diferenciais, debilitando as propriedades
mecânicas do concreto e reduzindo a vida útil da estrutura (WIGUM et al., 2016).
Quase 80 anos após a RAS ter sido documentada pela primeira vez, muito já se sabe
sobre a química da reação, os fatores que contribuem para a reação e expansão, métodos para
testar agregados e estratégias para preveni-la. As aplicações adequadas do conhecimento
disponível hoje para execução de novos concretos resultam em baixos riscos de ocorrência de
danos decorrentes da RAS. Uma série de especificações e práticas foram desenvolvidas nos
últimos anos para auxiliar o profissional na seleção de materiais e medidas preventivas para
garantir a durabilidade e vida útil das construções com maior probabilidade de desenvolvimento
da RAS, incluindo a normalização da NBR 15577, partes 1 a 7 (ABNT, 2018).
Porém, uma vez identificada a reação em estruturas de concreto, ainda não existe uma
maneira eficiente e prática de interrompê-la. Até o momento este processo é irreversível. Em
alguns casos, é possível reduzir a disponibilidade de umidade e diminuir a expansão, bem como
foram desenvolvidos métodos para restringir fisicamente a expansão ou criar espaços para
permitir a expansão e aliviar as tensões (THOMAS et al., 2013). Compostos à base de lítio se
mostram eficazes no reparo de estruturas afetadas. Cândido et al. (2010) demonstraram que
em amostras de concreto afetadas pela RAS houve redução de 90% nos valores das expansões
residuais após tratamento de saturação superficial com nitrato de lítio, entretanto, os
mitigadores à base de lítio ainda não possuem aplicação em larga escala em boa parte das
estruturas afetadas, isso ocorre por serem produtos de elevado preço e, também, pela
dificuldade de aplicação do mesmo.
A fim de prevenir a ocorrência da RAS, muitos autores têm estudado a reatividade dos
agregados frente à reação (VALDUGA, 2002; TIECHER, 2006; COUTO, 2008; MIZUMOTO, 2009;
PEREIRA, 2017; DUTRA; VENQUIARUTO; TEMP, 2017). Nesses estudos fica claro que mesmo
rochas oriundas de locais muito próximos podem desenvolver comportamentos bastante
distintos.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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19
No Rio Grande do Sul (RS) ainda pouco se conhece do comportamento dos agregados, a
principal publicação a respeito é “Reação álcali-agregado: avaliação do comportamento de
agregados do Sul do Brasil quando se altera o cimento utilizado”, por Tiecher (2006). Sendo
assim, um dos objetivos do presente trabalho é avaliar a reatividade dos agregados provenientes
de rochas vulcânicas, comercialmente disponíveis no RS.
A incorporação de adições minerais ou materiais com propriedades pozolânicas tem sido
uma alternativa eficiente para, não apenas suprimir os efeitos causados pela reação, mas
também melhorar o desempenho frente à outras manifestações patológicas que podem
comprometer a durabilidade do concreto (FILLA, 2011). Esses materiais, de modo geral,
possuem em sua composição grande quantidade de sílica amorfa, que reage com os hidróxidos
alcalinos antes da sílica presente nos agregados. Neste contexto surgiu uma nova linha de
pesquisa, onde se emprega o do pó de agregados reativos, obtidos a partir da moagem do
próprio agregado utilizado na fabricação do concreto, denominados “RAP” (Reactive Aggregate
Powders – pó de agregados reativos). Alguns autores, como Carles-Gibergues et al., (2008) e
Oliveira (2017) revelam resultados positivos neste âmbito.
Posto isto, esta pesquisa também objetiva avaliar o uso dos resíduos provenientes do
processo de britagem (que serão aqui denominados “finos”) em substituição parcial dos
agregados constituintes do concreto, no intuito de mitigar o desencadeamento da reação,
atentando para uma solução mais econômica que o uso de adições pozolânicas, e sustentável,
uma vez que seu emprego pode favorecer a redução dos impactos ambientais gerados pela
deposição deste resíduo.
1.1 Justificativa
Ao longo dos anos muitos estudos tem sido feitos com o intuito de mapear a reatividade
dos agregados brasileiros (VALDUGA, 2002; TIECHER, 2006; COUTO, 2008; PIRES, 2010; BRUNO,
2014; CARDOSO; SOUZA; BRANCO, 2015). Nestes estudos, de modo geral, fica evidente que as
rochas ácidas, constituidas por grãos de quartzo deformados, são as mais propensas a
desenvolver a RAS.
Entretanto, algumas rochas que não possuem esse tipo de feição mineralógica muitas
vezes mostram-se com alto potencial reativa pelo ensaio acelerado em barras de argamassa,
tais como os basaltos. No estudo realizado por Valduga (2002), 16 basaltos foram classificados
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UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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como reativos, apenas no estado de São Paulo. Pereira et al. (2017) também verificaram que 2
basaltos do estado do RS apresentaram-se potencialmente reativos.
Nesse contexto, pouco se conhece a respeito do comportamento das rochas vulcânicas
do RS. Levando em conta que estas possuem entre 45 a 77% de sílica em sua constituição (LE
MAITRE et e al., 2005), assim mostra-se importante avaliar seu potencial reativo frente à RAS.
Ao logo dos anos a reação ficou amplamente conhecida como “a patologia das barragens
de concreto”. Isso se deve ao grande número de barragens acometidas pela reação (HASPARYK,
2005). Considerando o grande número de barragens construídas nos últimos anos (conforme a
ANEEL (2018) estão em fase atual de construção 38 barragens e 136 a serem construídas), o
estudo do comportamento dos agregados mostra-se de grande importância ao meio técnico.
Os transtornos gerados pela reação motivaram muitos pesquisadores a aprofundar os
estudos referentes à utilização de materiais que pudessem promover a mitigação e controle dos
processos de expansibilidade da RAS. Atualmente, é prática comum o uso de adições minerais
para este fim, tais como cinza volante, escória de alto-forno, metacaulim e sílica ativa (AQUINO;
LANGE; OLEK, 2001; MALVAR; LENKE, 2006; MUNHOZ, 2007; KANDASAMY; SHEHATA, 2014).
Como se sabe, as adições minerais mitigadoras são constituídas, basicamente, de uma
grande quantidade de sílica amorfa. Levando em conta que a principal característica que leva à
reatividade dos agregados é sua preponderante composição rica em sílica, o estudo de resíduos
da britagem desses agregados para mitigar a RAS pode ser uma alternativa ao emprego das
adições minerais tradicionais, seja pelo efeito do empacotamento granulométrico, ou pela
pequena possibilidade de atividade pozolânica desses materiais.
Nesse contexto, é importante salientar que durante a construção das barragens de
concreto geralmente é necessária a implosão e britagem de grandes maciços rochosos. O
processo de cominuição dessas rochas sempre acarreta em grande volume de finos gerados.
Segundo Camarini e Ishikawa (2004), durante a britagem das rochas são produzidos em torno
de 10 a 15% de materiais finos a cada m³ de brita. Muitas pedreiras efetuam o beneficiamento
de parte desses finos para emprego como agregado miúdo (areia de britagem). O que não é
destinado para esse fim precisa ser descartado, sendo esse material de descarte
preponderantemente constituído de finos com granulometria menor que 0,075 mm.
Além de ser economicamente interessante, há outra questão de grande relevância: a
sustentabilidade e a qualidade ambiental. Milhões de toneladas de resíduos são produzidos a
partir dos processos de beneficiamento de rochas para sua comercialização como agregado
graúdo. Estes resíduos, muitas vezes, são indevidamente descartados no meio ambiente,
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contribuindo para degradação ambiental (BARROS, 2016). Andriolo (2005) relata que no
transcorrer da construção da barragem de Itaipu (1975-1982), por exemplo, o acúmulo diário
destes resíduos junto às unidades de britagem, chegavam a uma taxa de 10 T/h a 15 T/h.
Dessa forma, além de avaliar a reatividade de agregados de origem vulcânica do RS,
também será estudado o comportamento dos finos de britagem frente à mitigação da RAS.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo Geral
O presente estudo tem como principal objetivo avaliar a potencialidade de
desenvolvimento da RAS de agregados provenientes de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul,
bem como a mitigação da reação a partir do uso de finos da britagem como substituição da parte
granulométrica.
1.2.2 Objetivos Específicos
A partir do objetivo principal têm-se os seguintes objetivos específicos para a esta
pesquisa:
Identificar as características mineralógicas que levam as diferentes rochas vulcânicas
coletadas para o estudo a desencadear a RAS;
Avaliar a relação entre a dissolução de sílica das amostras e a sua potencialidade reativa;
Relacionar o potencial de expansão decorrente da RAS com as características dos
agregados;
Estudar a influência da dimensão dos finos de britagem em substituição ao agregado na
mitigação da RAS;
Avaliar a influência do teor de finos de britagem em substituição ao agregado na
mitigação da RAS.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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2 REVISÃO DE LITERATURA
Neste capítulo são abordados os principais aspectos do tema, de forma a obter uma
compreensão geral sobre a RAS (reação álcali-sílica), sua interação química no interior do
concreto e os seus efeitos. Posteriormente, é feita uma breve revisão acerca dos fatores
influentes e que agravam ou reduzem o desencadeamento da reação, bem como as formas de
prevenção e o uso de adições minerais para a sua mitigação.
2.1 A Reação Álcali Sílica
A reação álcali agregado (RAA), mais especificadamente a reação álcali sílica (RAS) é uma
reação química que se dá entre os hidróxidos alcalinos presentes na solução dos poros do
concreto e certas formas de sílica que constituem o agregado, sempre na presença de umidade.
Como resultado dessa reação, o produto gerado é um gel sílico-alcalino higroscópico, que
aumenta de volume.
A RAS ocorre, basicamente, em duas etapas, a primeira delas é a reação química em si,
onde há a formação do gel, e a segunda é a expansão do mesmo. Esse inchaço do gel gera
tensões internas que causam microfissuramento do concreto e posterior queda das resistências
mecânicas, afetando diretamente o desempenho e a durabilidade do material (RAJABIPOUR et
al., 2015). Cabe ressaltar que o gel em si não é deletério, mas sim suas características
higroscópicas, que ocasionam a expansão. Desse modo, a principal causa da deterioração é a
adsorção da água pelo gel (HASPARYK, 2005).
A RAA, como descrito acima, depende da forma e da composição mineralógica do
agregado envolvido, assim a NBR 15577-1 (ABNT, 2018) subdivide-a em 2 tipos: álcali-sílica (RAS)
e álcali-carbonato (RAC). De acordo com a norma, os efeitos deletérios provenientes da reação
álcali-carbonato (RAC) ocorrem devido à desdolomitização de agregados rochosos carbonáticos.
Este tipo de reação não será abordado neste estudo. A reação do tipo álcali-sílica ocorre com
sílica reativa, como a opala, cherts, quartzo microcristalino, quartzo deformado, vidro vulcânico,
entre outros.
Os primeiros indícios da deterioração em estruturas de concreto por RAA surgiram nas
décadas de 1920 e 1930, ao longo da costa da Califórnia - EUA, onde havia uma grande
quantidade de fissuras nas pontes e rodovias de concreto. Em 1940, o pesquisador Stanton foi
o primeiro a reconhecer a reação álcali-agregado como um processo intrínseco deletério entre
os constituintes do concreto. Em seguida, em 1941, Blanks e Meissner publicaram um artigo
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relatando e demonstrado rachaduras e deterioração no concreto da barragem de Parker Dam
(POOLE, 1992).
Neste período, por certo tempo, as empresas de cimento tentaram defender seu
produto, mas as evidências convincentes de muitas estruturas de estradas empobrecidas e
grandes represas de concreto forçaram a comunidade técnica e os produtores de cimento a
desenvolver métodos e materiais que impedissem tal reação (MEHTA E MONTEIRO, 2014).
Desde então, e também em virtude das diversas estruturas afetadas em vários locais do mundo
(segundo HOBBS E GUTTERIDE, 1979), Dinamarca nos anos 50, Alemanha Ocidental nos anos 60,
Reino Unido nos anos 70, Japão nos anos 80) despertou a preocupação do meio técnico a nível
internacional. Pesquisadores, como Swenson do Canadá, Idorn da Dinamarca e Vivian da
Austrália foram motivados a investigar os mecanismos deste fenômeno patológico,
primeiramente identificando a composição mineralógica dos agregados que possuíssem
minerais considerados reativos (HASPARYK, 2005).
No âmbito nacional, as primeiras pesquisas iniciaram na década de 60, por Heraldo
Gitahy, que realizou estudos sobre a reatividade dos agregados para o complexo de Urubupungá
da CESP, contemplando as Usinas Hidrelétricas (UHE) de Jupiá e Ilha Solteira, em São Paulo. Ele
utilizou materiais pozolânicos e argila calcinada para a mitigação da RAA. Em 1985 foi divulgado
o primeiro caso de RAA, sendo este na UHE Apolônio Sales, conhecida como Moxotó, localizada
na cidade Delmiro Gouveia - AL, a 8 km da cidade de Paulo Afonso – BA. O diagnóstico se deu
através do resultado da análise petrográfica, onde o principal mineral reativo encontrado foi o
quartzo deformado.
Embora os casos de RAS ocorram na sua maioria em barragens, é importante salientar que
outras estruturas também podem sofrer tal deterioração. Um exemplo é o caso do Edifício Areia
Branca, no Recife, no qual, após o colapso, foram realizadas inspeções nas sapatas e blocos de
fundação (Figura 1) e constatou-se um dos primeiros casos da reação em obras prediais
(OLIVEIRA, 2007).
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Figura 1: Blocos de fundação do Edifício Areia Branca.
Fonte: Andrade, 2005
Outro exemplo pode ser visto na Figura 2, que mostra um pavimento de concreto
executado na Coréia do Sul, onde os indícios de RAA foram detectados após 15 anos de uso. As
fissuras geradas são tipicamente mapeadas, mas pode-se notar que as maiores encontram-se
no sentido da direção do fluxo do tráfego (HONG E SHIM, 2015). Também pode-se citar o viaduto
Charrest em Quebec (Figura 3), no Canadá, o qual teve que ser demolido, devido ao fato da
integridade estrutural ter sido severamente comprometida (FERNANDES E BROEKMANS, 2013).
Figura 2: Pavimento de concreto
afetado pela RAA, na Coréia do Sul.
Fonte: Hong e Shim, 2015
Figura 3: Viaduto Charrest
demolido devido à RAA, no Canadá.
Fonte: Fernandes e Broekmans, 2013
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As características deletérias típicas da reação álcali-sílica em estruturas de concreto
incluem fissuras na superfície do concreto, de forma mapeada (Figuras 4 e 5); desalinhamentos
estruturais (Figura 6); expansão e exsudações de gel (Figuras 7 e 8). Salienta-se que a formação
de fissuras, além de afetar as propriedades mecânicas, permite o fácil ingresso da água e outros
agentes agressivos, propiciando outros processos de degradação, como, por exemplo, a
corrosão, em estruturas armadas (HASPARYK, 2011). Desse modo nenhuma dessas
características pode ser considerada como sendo diagnóstico único de reatividade álcali-
agregado uma vez que, a nível de inspeção de campo, estas manifestações podem ser
características de muitos tipos de problemas no concreto. A confirmação da ocorrência da RAS
é dada pela investigação laboratorial e microestrutural de testemunhos da estrutura (POOLE,
1992).
Figura 4: Típica fissura mapeada em bloco de
fundação.
Fonte: Lindgard, 2013
Figura 5: Típica fissura mapeada na UHE
Furnas.
Fonte: Hasparyk, 2005
Figura 6: Desalinhamento da crista de duas barragens diferentes.
Fonte: Fernandes e Broekmans, 2013
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Figura 7: Gel no interior do concreto, na
interface agregado-pasta.
Fonte: Lindgard, 2013
Figura 8: Gel exsudado na superfície
do concreto. Fonte: Hasparyk, 2005
2.2 Mecanismos da Reação Álcali Sílica
Os dois principais elementos que geram a RAS trazem muitos questionamentos e
complexidade ao assunto. Isso pelo fato dos agregados considerados reativos apresentarem
aspectos mineralógicos extremamente variados, e os álcalis, essenciais para a reação, não terem
uma única fonte (GOMES NETO, 2014). Desde sua descoberta novas contribuições surgem,
complementando as pesquisas pioneiras, porém, ainda não há o perfeito entendimento do
fenômeno. Existe vasta bibliografia neste assunto e muitas controvérsias na comunidade
científica sobre como ocorre a expansão do gel e como a sua composição química se altera
durante a reação.
Antes de mencionar o mecanismo da reação, é valido lembrar que a sílica (SiO2) é
composta por um arranjo tridimensional tetraédrico, formada por um átomo central de Si ligado
a quatro átomos de oxigênio, que formam o grupo siloxano (≡Si-O-Si≡), conforme ilustra a Figura
9. O ângulo de ligação O-Si-O é fixado em 109°, mas essa ligação entre os tetraedros SiO2 pode
variar de 100° a 170°. Assim, existe uma grande quantidade de estruturas de sílica que podem
ser macro-cristalinas, micro/nano-cristalinas, ou amorfas (RAJABIPOUR et al., 2015).
A reação inicia quando os íons hidroxilas (OH-) penetram na estrutura do agregado,
desintegrando os grupos siloxano, formando grupos de silanol (≡Si-OH). Na presença de uma
concentração elevada de íons hidroxilas, a sílica tende a dissolver primeiro por neutralização dos
grupos silanol e depois por ataque no grupo siloxano. Nessa desintegração de ligações, são
formados pares de Si-O- carregados negativamente, os quais atraem íons de sódio e potássio,
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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carregados positivamente (Na+ e K+), que são abundantes na solução dos poros do concreto
(Figura 10). A reação entre eles resulta na produção do gel sílico-alcalino (THOMAS et al., 2013).
Figura 9: Estrutura da sílica.
Fonte: Adaptado de Thomas et al., 2013
Figura 10: Estrutura cristalina (a); Estrutura amorfa (b); Desintegração da rede (c).
Fonte: Rajabipour et al., 2015
Estrutura tetraédrica
de sílica SiO2
Íon de sílica Si4+
Íon de Oxigênio2-
Grupos silanóis hidroxilados (≡Si-O) na superfície
Grupo de SiO2
Principais pontes de siloxano (≡Si-O-Si≡)
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A reação ocorre de forma mais rápida com o aumento de temperatura e com a redução
de cristalinidade da sílica (MOLCHANOV; PRIKHIDKO, 1957). Dessa forma, quando os silicatos
são amorfos ou possuem baixíssima cristalinidade, os íons (OH-, Na+, K+) conseguem penetrar
facilmente na estrutura do agregado, levando à desintegração da rede inteira. Já os silicatos
melhor cristalizados dificultam a entrada de íons (HASPARYK, 2011; PRISZKULNIK, 2005).
Em relação ao gel higroscópico, produto da reação, há evidências que sua formação nem
sempre causa danos no concreto e que diferentes composições podem se comportar de forma
muito diferente (de forma deletéria ou inócua). Neste contexto, a quantidade de cálcio presente
tem importante papel no comportamento do produto formado. Géis com baixo teor de Ca e alto
teor de Na e K podem atuar como um fluido e permear pelos poros da pasta, sem causar danos
(KAWAMURA E IWAHORI, 2004). Porém, géis com alto teor de Ca começam a se aproximar da
composição e propriedades do C-S-H pozolânico, tendo como resultado um gel de alta rigidez e
baixa expansão (KROGH, 1975; POWERS; STEINOUR, 1995; MONTEIRO et al., 1997, HASPARYK,
1999). Sugere-se que géis com conteúdo de Ca intermediário sejam expansivos, capazes de gerar
e manter altos níveis de tensão, causando danos ao concreto (VAYGHAN; RAJABIPOUR;
ROSENBERGER, 2016).
2.3 Fatores influentes para a ocorrência da RAS
Num contexto geral, existem basicamente 3 condicionantes principais, os quais devem
ocorrer simultaneamente para que a reação possa desencadear, dando início às manifestações
patológicas:
- Presença de hidróxidos alcalinos (K+, Na+, OH-) na solução dos poros do concreto;
- Presença de agregado reativo;
- Umidade suficiente.
Com a inexistência de algum desses condicionantes, a reação com caráter expansivo e
deletério não ocorre.
Há uma série de condicionantes que podem atuar como aceleradores ou inibidores da
reação. Neste contexto, de acordo com a classificação de Wang (1990), entram as condições
ambientais em que a estrutura está exposta (umidade, temperatura, ciclos de molhagem e
secagem), os agentes relacionados ao concreto (relação água/cimento, teor de álcalis do
cimento, dimensão das partículas dos agregados) e os agentes inibidores da reação (adições
pozolânicas, teor de ar incorporado, porosidade dos agregados, aditivos químicos).
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
29
2.3.1 Álcalis
A principal fonte de álcalis no concreto provém do processo de fabricação do cimento,
sendo o sódio e o potássio considerados responsáveis pelo desencadeamento da RAS. Quando
o cimento Portland é misturado com a água, os álcalis passam rapidamente para a fase líquida,
convertendo-se em hidróxidos alcalinos e, consequentemente, aumentando o pH da mistura
(POOLE, 1992).
Para avaliar o conteúdo total de álcalis disponíveis, presentes no cimento ou concreto,
tornou-se prática padrão expressar o teor de álcali em termos de "equivalente de sódio”. Assim,
o teor de álcalis é representado em porcentagem equivalente de óxido de sódio, calculado a
partir da Eq. 1. 1:
Na2Oeq(%) = Na2O (%) + 0,658K2O (%) Eq. 1. 1
Levando em conta que a reação depende da presença de álcalis para ocorrer, um limite
de 0,60% de equivalente em óxido de sódio tem sido utilizado em especificações para cimento
Portland no sentido de minimizar a deterioração do concreto quando são utilizados agregados
reativos (FOURNIER et al., 2010). Porém, com o passar dos anos, surgiram registros de vários
casos em que a RAS se desenvolveu, mesmo com o uso desse tipo de cimento (HADLEY, 1968;
STARK, 1978, 1980; TUTHILL de 1980; OZOL e DUSENBERRY, 1992).
Embora o cimento seja a principal fonte de álcalis do concreto, Na e K também podem
ser disponibilizados pelos minerais presentes nos agregados (argilominerais, feldspatos
alcalinos, zeolitas e vidro vulcânico (LINDGAR et al., 2012). Segundo Lu et al. (2006), a taxa de
liberação é influenciada pelo tamanho das partículas do agregado e pela temperatura. Álcalis de
fontes externas, tais como sais de degelo, água do mar, água de processos industriais e águas
subterrâneas também contribuem na deterioração causada pela RAS (FERNANDES E
BROEKMANS, 2013). Neste sentido, quanto mais álcalis presentes na solução dos poros do
concreto, maior é seu pH e mais sílica pode ser dissolvida dos agregados (LINDGARD, 2013).
Segundo Neville (2016), cimentos com alto teor de álcalis resultam valores de pH entre 13,5 e
13,9, enquanto cimentos com baixo teor de álcalis, o pH se encontra na faixa de 12,7 a 13,1. O
incremento de 1,0 ponto no pH, eleva 10x a concentração de íons hidroxilas.
Em estudo realizado por Fournier e Bérubé (2000), empregando agregados canadenses,
foram obtidos limites diferentes, onde o “limite seguro” ficou estabelecido dentro de uma faixa
de 1,8 kg/m³ a 3,0 kg/m³ de equivalente de óxido de sódio no concreto. Sendo assim, dada à
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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30
variada procedência de álcalis no concreto, limitar seu teor total é uma atitude mais lógica, que
inclusive é prevista pela norma brasileira NBR 15577-1 (ABNT, 2018), onde é indicado limitar o
consumo de álcalis do concreto a valores menores que 2,4 kg/m3 de Na2Oeq.
Tiecher (2006) avaliou os diferentes tipos de cimento frente a agregados do Sul do Brasil
e concluiu que o equivalente alcalino do cimento não pode ser considerado única forma de
evitar o desencadeamento da RAS. Nos resultados obtidos em seu estudo, o CP IV, cujo
equivalente alcalino foi o maior dentre os 4 cimentos avaliados, apresentou menores expansões.
Em contrapartida, o CP V ARI, CP V ARI-RS e CP II-Z, os quais possuiam equivalentes alcalinos
menores, resultaram expansões superiores com todos os 40 agregados estudados.
2.3.2 Agregados reativos
Para que a reação RAS se desenvolva, o agregado deve conter sílica em alguma das suas
formas. As principais constituições reativas são vidro vulcânico, tridimita, cristobalita,
calcedônia, opala, quartzo e feldspatos deformados (KIHARA, 1986). Entretanto, segundo
Tiecher (2010), ao longo do tempo, todos minerais constituídos de sílica (especialmente o
quartzo), mesmo que não apresentem deformação, tendem a reagir. Isso ocorre porque o
quartzo (e seus polimorfos) é ácido, e o pH do concreto é básico, levando à dissolução da sílica,
mesmo que o mineral possua estrutura bem cristalizada. Porém, no caso de ser um mineral sem
deformação, o desencadeamento será muito mais lento. De forma simplificada, quanto mais
desorganizada e instável for a estrutura cristalina, mais reativo será o agregado.
Além disso, a finura dos grãos também contribui na velocidade de ocorrência da reação.
Quanto mais finas forem as partículas, maior a superfície disponível para reagir e, por
consequência, maior a velocidade (VALDUGA, 2002; HASPARYK, 2011).
Agregados com maior porosidade também podem ser mais reativos, devido ao fácil
acesso dos fluidos pelos poros do concreto (BROEKMANS, 2002). Wenk, Monteiro e Shomglin
(2008) testaram uma rocha granítica deformada e concluiram que existe uma relação entre a
microestrutura do agregado e a expansão, especialmente devido à redução do tamanho dos
grãos, textura da rocha (desenvolvimento de foliação) e deformação do quartzo, corroborando
com publicações anteriores, publicadas por Gogte (1973) e Kerrick e Hooton (1992).
A reatividade de um agregado normalmente é avaliada através de ensaios acelerados,
sendo mais comum o emprego do ensaio acelerado em barras de argamassa. Entretanto, o
resultado do ensaio pode ser influenciado por uma série de fatores, um deles é a forma dos
grãos dos agregados. Valduga et al. (2005) avaliou a influência desse parâmetro no ensaio
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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acelerado realizando a britagem de uma rocha basáltica em 3 diferentes britadores. Os ensaios
foram conduzidos através da ASTM C 1260:2005 e os resultados obtidos podem ser observados
na Figura 11, onde nota-se que cada forma de grão se apresenta dentro de uma faixa diferente
na classificação da potencialidade reativa (inócuo, potencialmente reativo ou reativo), de
acordo com os limites estabelecidos pela referida norma.
Figura 11: Influencia da forma dos grãos na expansão do concreto.
Fonte: Valduga et al., 2005.
Há evidências que tipos de rochas aparentemente similares podem variar muito quanto
à sua reatividade, dependendo da sua formação geológica. Assim, um tipo de rocha pode ser
inócuo em um país ou região e ser reativo em outro. Por isso a classificação final não pode ser
definida apenas baseada em análises petrográficas, elas devem estar em conjunto com testes
laboratoriais para confirmar os resultados obtidos, além da experiência nacional ou regional já
obtida (LINDGARD et al., 2012), tal como prescreve a norma NBR 15577 (ABNT, 2018).
2.3.2.1 Rochas Vulcânicas
O presente estudo busca ampliar o conhecimento a respeito do comportamento de
agregados empregados na metade norte do RS, onde as rochas são de origem vulcânica.
As rochas vulcânicas fazem parte do grupo das rochas ígneas extrusivas. Os principais
exemplares desse tipo de rocha são os basaltos, os riolitos, os dacitos e os andesitos. Dentre
elas, as mais comuns encontradas na superfície terrestre são os basaltos (GUSMÃO FILHO,
2016). Segundo Filla (2011), o Brasil tem um dos maiores derrames basálticos do mundo, o qual
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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localiza-se na Bacia do Paraná, que no RS compreende a região norte do estado, fazendo parte
da Província Magmática do Paraná (PMP), como mostra a Figura 12;
Figura 12: Províncias do Rio Grande do Sul.
Fonte: Adaptado de CPRM, 2006.
As rochas ígneas classificam-se, de acordo com o grau de saturação em sílica (SiO2) em:
básicas, com SiO2 < 57%; intermediárias, com 57 < SiO2 < 63%; ou ácidas, com SiO2 > 63%
(BERGMANN et al., 2014). De acordo com Marques e Ernesto (2004), essas rochas se originaram
diretamente da rápida solidificação de um volumoso magnetismo toleítico, representados por
derrames basálticos e efusivas ácidas, com vulcânicas intermediárias muito pouco abundantes.
Neste sentido, o vulcanismo ocorrido na PMP foi essencialmente de natureza bimodal (basalto-
riolito), sendo que as rochas intermediárias são muito pouco abundantes em comparação às de
natureza básica e ácida, expondo a diversidade química das rochas vulcânicas da Bacia do
Paraná.
Nas rochas vulcânicas a rápida solidificação do magma faz com que a formação de
núcleos cristalinos cresça de forma acelerada, formando um grande número de pequenos
cristais. Isso reflete no tamanho dos grãos, que variam de fino a muito fino (BEST, 1982), que é
uma das características principais das rochas vulcânicas, podendo chegar a grãos invisíveis a olho
nu (chamadas “afaníticas”, grãos menores que 1mm), conforme relata Bergman et al. (2014).
Quando a solidificação é muito rápida, nem todo o magma é capaz de formar cristais, parte
solidifica-se em um material de baixíssima cristalinidade ou amorfo (chamado mesóstase ou
vidro vulcânico), isso ocorre porque os átomos não tiveram tempo suficiente para se acomodar
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
33
e formar melhor as redes cristalinas. A quantidade de vidro vulcânico em uma rocha está
relacionada ao histórico de resfriamento das lavas (BEST, 1982), sendo esta uma das fases mais
reativas nas rochas de origem vulcânica.
Cabe salientar que, segundo Tiecher (2010), o material normalmente chamado de vidro
vulcânico que se localiza nos interstícios dos grãos das rochas vulcânicas, na verdade é
constituído de grãos submicroscópicos de minerais que não podem ser identificados em
microspopia ótica, somente através de microscopia eletrônica. Segundo a autora, essa
mesóstase intersticial possui composição variada, o que pode explicar maior reatividade de uma
rocha em relação a outra. A Figura 13 mostra a diferença entre o material intersticial de uma
rocha vulcânica (mesóstase) e o vidro vulcânico, onde observa-se que, em microscopia ótica,
que o vidro não transmite luz, tanto quando visualizado sob luz natural quanto em luz
polarizada, ao contrário da mesóstase.
Conforme Piccirillo e Melford (1988), as rochas vulcânicas da PMP são representadas
principalmente por basaltos toleíticos e andesitos-basaltos toleíticos, com dois piroxênios
(augita e pigeonita), que constituem aproximadamente 90% do volume total de material
extrusivo. Também ocorrem andesitos toleíticos, porém apenas cerca de 7% e, em menor
quantidade, rochas ácidas, representadas por riodacitos e riolitos, em cerca de 3%. A
mineralogia essencial dos basaltos abrange plagioclásicos cálcicos e piroxênios. Nos dacitos e
riolitos predominam feldspatos potássicos, plagioclásios sódicos, piroxênios e quartzo
(BERGMANN et al., 2014).
Os riolitos são considerados mais reativos que os basaltos e os andesitos, por
apresentarem maior porcentagem de sílica na sua composição, predominantemente sob a
forma criptocristalina (LAMAS; FERNANDES; NORONHA, 2014). Segundo Tiecher (2010), os
riolitos são rochas correspondentes aos granitos, ou seja, possuem a mesma composição
mineralógica, porém, por serem rochas vulcânicas, os riolitos possuem minerais muito menores
que os granitos (rochas plutônicas) e a presença de material instersticial (mesóstase).
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
34
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) (f)
(g)
(h)
Figura 13: Micrografias obtidas em microscopia ótica comparando as mesóstases e o vidro
vulcânico, onde: V= vidro vulcânico, Mm= mesóstase com grãos microcristalinos, Ma=
mesóstase com predominância de argilominerais, Mq= mesóstase com grãos melhor
cristalizados. (a) (b) aspecto do vidro vulânico sob luz natural e polarizador cruzado,
ampliação 10x; (c) (d) aspecto da mesóstase Mm sob luz natural e polarizador cruzado,
ampliação 20x; (e) (f) aspecto da mesóstse Ma sob luz natural e polarizador cruzado,
ampliação 20x; (g) (h) aspecto da mesóstase Mq sob luz natural e polarizador cruzado,
ampliação 10x.
Fonte: Adaptado de Tiecher (2010)
V V
Mm Mm
Ma Ma
Mq Mq
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
35
2.3.3 Condições de entorno
A umidade é um dos 3 principais fatores necessários para que a RAS se desencadeie de
forma deletéria. Segundo Nilsson e Peterson (1983), em estudo sobre a influência da umidade
relativa na amplitude das manifestações patológicas devido a RAS, a água, em primeiro lugar, é
um solvente para os íons que participam da reação, sendo o principal meio de transporte para
estes íons alcalinos, além de ser um agente importante no estágio de expansão do gel.
Vários pesquisadores realizaram testes com o objetivo de encontrar o limite crítico de
UR (umidade relativa) para o desencadeamento da RAS. Ou seja, o teor de UR em que a reação
não ocorre (LENZNER; LUDWIG, 1978; NILSSON; PETERSON, 1983; ÓLAFSSON, 1986; KURIHARA;
KATAWAKI, 1989; TOMOSAWA; TAMURA; ABE, 1989; STARK, 1991). Na maioria dos trabalhos o
limite crítico para iniciar a expansão está na faixa entre 80% a 90%, no entanto, apesar desta
incerteza, em geral, o limite crítico de 80% é mais frequente na literatura (LINDGARD, 2013).
Kihara (1986) afirma que os processos de molhagem e secagem acarretam o agravamento
da deterioração decorrente da RAS. Isto porque com a exposição cíclica à umidade ocorre a
solubilização e migração dos álcalis para regiões específicas do concreto, permitindo assim a
intensificação da reação nessas regiões e causando uma expansão acentuada e localizada. Em
estudo recente, Kagimoto, Yasuda e Kawamura (2016), avaliaram amostras de concreto
afetadas pela RAA sujeitas à processos de secagem e ressaturação. Os resultados mostraram
que as amostras apresentaram maior expansão no seu interior, do que as partes mais
superficiais, concluindo que a fissuração encontrada na superfície se deve à expansão
diferencial.
Enquanto a umidade é responsável pelo desencadeamento da reação e expansões, a
temperatura é responsável pela aceleração do processo (HASPARYK, 2011). Rigden, Majlesi e
Burley (1995) e Shayan e Xu (2004) salientam que a temperatura não apenas acelera o processo,
mas também aumenta a magnitude das expansões.
Em relação à influência da dosagem do concreto, mais especificamente à relação
água/cimento (a/c), pode-se dizer que sua redução levará a uma maior concentração de íons
OH- na solução dos poros (STARK et al., 2008). Ou seja, com a redução da a/c, maior o pH e,
consequentemente, maior a dissolução da sílica (LINDGARD et al., 2012). Por outro lado, em
uma pasta densa, onde a relação a/c é baixa, o transporte de fluidos (entrada de água/agentes
agressivos) é reduzido (WANG, 2008), diminuindo a umidade relativa, e tornando mais lento o
processo da reação.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
36
2.4 Prevenção e Mitigação da reação
Para prevenção do desencadeamento e do desenvolvimento da RAS estão dispostas,
atualmente, as seguintes medidas:
a) Uso de cimento com baixo teor de álcalis;
b) Uso de agregados não reativos – o que nem sempre se torna uma medida viável
economicamente, devido à localização das jazidas e o custo elevado de transporte;
c) Incorporação de adições minerais ou químicas.
As adições minerais são um meio eficaz para controlar a expansão da RAS (THOMAS et
al., 2013), e seu uso já é prática comum para esta finalidade, incluindo-se a parte 5 da NBR 15577
(ABNT, 2018) . Tais adições são classificadas em 3 grupos, de acordo com sua ação físico-química:
material pozolânico, material cimentante e filer (DAL MOLIN, 2011). O processo de mitigação
ocorre da seguinte maneira: a sílica das adições minerais reage com os álcalis do concreto antes
da sílica presente nos agregados, formando produtos inócuos (não expansivos). Filla (2011)
comenta 4 mecanismos dos quais as adições ativas controlam as expansões causadas pela RAS,
sendo eles:
1. Aumento da impermeabilidade do concreto devido à redução do diâmetro dos poros
da pasta (redução do ingresso de umidade);
2. Diluição do teor dos álcalis na solução dos poros, por conta da substituição de parte
do clínquer por adições pozolânicas;
3. Redução do pH, que é uma consequência da reação pozolânica entre o hidróxido de
cálcio liberado pelas reações de hidratação do cimento e os componentes reativos
das adições;
4. Mudança na composição do C-S-H, aumentando sua capacidade de retenção de
álcalis.
Thomas (2011) mostrou que praticamente qualquer adição ativa pode ser utilizada para
controlar a reação, desde que em teor suficiente. A quantidade necessária depende da natureza
da adição (especialmente a composição mineralógica e química), da natureza do agregado
reativo (quanto mais reativo, maior teor de adição), da quantidade de álcalis nos poros e das
condições de exposição do concreto. De acordo com o mesmo autor, geralmente, à medida que
o teor de substituição aumenta, a expansão diminui, até atingir um limite aceitável. São
necessários teores baixos de substituição, em torno de 10% a 15%, para as adições que possuem
elevado teor de sílica, tais como a sílica ativa e o metacaulim. Já adições com baixo teor de sílica
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UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
37
(cinzas volantes classe C e escória) precisam de teores maiores, geralmente superiores a 40%.
No trabalho de Tiecher (2006) também ficou evidente que a quantidade de cinza volante deve
ser em torno de 40% para que a RAS não ocorra. No estudo a autora utilizou vários tipos de
cimento, dentre eles o CPII-Z e o CPIV, ambos com cinza volante, porém somente o CPIV foi
capaz de mitigar a RAS, ou seja, o teor de adição presente no CPII-Z não foi suficiente para
mitigar a RAS.
Segundo Munhoz (2007), a eficiência das adições ativas está diretamente ligada não
apenas à sua composição química e mineralógica, mas também a proporção desse material em
substituição ao cimento e do potencial reativo do agregado. Um estudo realizado por Hasparyk
et al. (2016) onde foram utilizados dois tipos de agregados reativos do nordeste do Brasil (ambos
granitos), mostra que o uso de metaculim é capaz de atenuar as expansões da RAS, dependendo
do teor utilizado. Neste estudo as quantidades de 10% e 14% resultaram nas menores
expansibilidades. Recentemente, Cachepa (2017) em sua pesquisa, avaliou a mitigação da RAA
com o emprego de resíduo de cerâmica vermelha e metaculim como pozolanas, tanto isoladas
quanto combinadas nos percentuais de 20% e 30%, frente a agregado potencialmente reativo.
Através do método acelerado em barras de argamassas foi possível verificar que ambos
materiais e teores utilizados obtiveram expansões inferiores a 0,10%.
Tiecher (2006) verificou que ao empregar cimento pozolânico (CP IV) é possível mitigar
a ocorrência da RAS, entretanto, cimentos compostos (CP II Z e CP II F) não se mostraram
suficientemente eficientes. Hasparyk (1999) investigou o emprego da cinza de casca de arroz,
apontando para o excelente desempenho da adição na mitigação da RAS, contudo, no estudo
de Silveira (2007) foi possível constatar que a cinza de casca de arroz pode promover a RAS,
dependendo de sua distribuição na matriz cimentícia.
Os compostos à base de lítio também têm comprovado sua eficiência tanto na
prevenção da RAS (utilizado como aditivo químico na mistura do concreto), quanto no reparo
de estruturas já afetadas pela reação (CÂNDIDO et al., 2010). Embora tenham sido apresentadas
muitas teorias, o mecanismo pelo qual o lítio controla a reação ainda não é conhecido (FENG et
al., 2005). A explicação mais simples e comum é que os sais de lítio reagem com a sílica da
mesma maneira que Na+ e K+, mas o produto formado pela reação é um silicato de lítio insolúvel,
com baixa propensão de absorver água e pequena ou nenhuma capacidade de expandir
(THOMAS et al., 2013). De acordo com Thomas et al. (2013), a eficácia do lítio é extremamente
dependente da reatividade do agregado, sendo que não é possível prescrever uma dosagem
única para controlar a reação. Para o autor, a dose mínima necessária deve ser determinada
através de ensaios de compostos de lítio com o agregado reativo específico para uso.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
38
Atualmente estão sendo realizadas pesquisas com óxidos nanométricos frente à
mitigação da RAS. Em 2016, Portella et al. (2016) utilizaram uma tecnologia chamada de “Plasma
CC pulsado” para formar filmes finos à base de nano-Ti, nano-FE e nano-Al, em agregados
basálticos reativos com a finalidade de mitigar a reação. Como referência os autores utilizaram
o mesmo agregado sem o tratamento de plasma. As expansões obtidas no fim dos testes foram
cerca de 5 vezes menores que a do agregado de referência, encontrando-se dentro dos limites
estabelecidos pela norma NBR 15577-1 (ABNT, 2008).
2.4.1 Utilização de finos de agregados reativos na mitigação da RAS
Há poucas pesquisas publicadas sobre o uso de pó de agregados reativos (RAP) como
uma adição com o propósito de mitigar a RAS. Como reportado na revisão de literatura, a
atividade deletéria ou benéfica de um material em relação à RAS depende do tamanho de
partículas. Assim, o pó de agregados e pozolanas típicas (tais como cinzas volantes e sílica ativa)
podem ser classificados na mesma categoria, e sua atividade de mitigação pode ser explicada
muitas vezes através dos mesmos mecanismos propostos para pozolanas (CYR et al., 2009).
Salles et al. (1997) relatam o uso de misturas com 10%, 20% e 30% de pó de basalto e
de vidro pirex em substituição ao cimento, resultando na inibição do processo expansivo da
reação. Segundo os autores, isto se deve ao fato dos álcalis serem retidos pelos finos dos
agregados e reagirem com as partículas deste, causando a redução na concentração de álcalis,
próximo à superfície do agregado. O pó, junto com os produtos gerados, preenche os poros,
resultando em uma densificação da matriz, dificultando a migração de álcalis.
Segundo Carles-Gilbergues et al. (2008), quanto mais reativo é o agregado enquanto
graúdo, mais eficiente em controlar a expansão será o pó dele derivado. Também foi observado
que quando as partículas do RAP não são finas o suficiente ou quando são empregados elevados
teores, mesmo associados a agregados não reativos, podem ocorrer reações expansivas pelo
uso dos finos em si (GUÉDON-DUBIED et al.,2000 apud CYR et al., 2009).
Cyr et al. (2009), em pesquisa com pós provenientes de 4 tipos de agregados graúdos
(quartzito, calcário silicioso, opala e vidro), revelou que os pós mais eficazes são os que possuem
teores elevados de sílica (no caso, opala e vidro). Foi obtida evidencia experimental da atividade
pozolânica do RAP e mostrado que estes consumiram cal e produziram silicato de cálcio
hidratado (C-S-H). Por fim, os autores demonstraram neste estudo que o RAP redistribuiu os
álcalis na solução dos poros, reduzindo a alcalinidade da solução para um nível suficientemente
baixo, evitando a expansão causada pela RAS.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
39
Em 2011, Filla micronizou os finos de duas amostras de basalto distintos, de jazidas do
norte do estado do Paraná. Neste estudo, o material foi utilizado em substituição parcial ao
cimento (CP V ARI), nos teores de 30%, 45% e 60%. Após a realização de ensaios acelerado de
barras de argamassa, os finos mostraram-se eficazes em reduzir as expansões das barras, sendo
que o teor de 60% de adição mitigou as expansões a níveis aceitáveis por norma, como pode ser
observado na Figura 14.
Figura 14: Expansão média das barras de argamassa moldadas com cimento contendo
diferentes teores de adição de pó micronizado de basalto reativo.
Fonte: Filla, 2011.
Recentemente, Oliveira (2017) publicou pesquisa similar utilizando pó derivado de
basalto, o mesmo utilizado na construção da usina hidrelétrica de Nova Ponte (MG). O estudo
avaliou percentuais de 10%, 20% e 30%, em substituição ao cimento e concluiu, através do
ensaio acelerado das barras de argamassa, que os traços contendo 20% e 30% do pó de rocha
reativa demonstraram ser totalmente eficientes, inibindo por completo a RAS, sem alterações
significativas das demais propriedades dos compósitos.
O efeito filler já vem sendo estudado e demonstrado resultado benéfico em diversos
tipos de manifestações patológicas de estruturas de concreto. Em meios de baixa
pozolanicidade, as adições não formam C-S-H e passam a atuar como um material de
preenchimento, onde o tamanho reduzido do material faz com que as partículas se introduzam
entre os grãos de cimento e se alojem nos interstícios da pasta, reduzindo o espaço disponível
para a água, garantindo melhor desempenho e durabilidade (GOBI, 2017).
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
40
A partir do que traz a literatura a respeito do emprego de finos de britagem no concreto,
constata-se que o principal efeito desse tipo de material é o fechamento da porosidade, ou seja,
não é pozolânico. Sendo assim, no presente estudo, será avaliado o emprego de finos de
britagem em substituição parcial aos agregados na mitigação da RAS.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
41
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
A fim de atingir os objetivos definidos nesta pesquisa, o programa experimental desse
estudo foi dividido em três etapas. A primeira etapa consistiu da escolha, coleta e caracterização
das amostras, tanto dos agregados quanto do cimento empregado nesta pesquisa. Na segunda
etapa, foi feita a avaliação da potencialidade reativa dos agregados, através da análise
petrográfica, do potencial de dissolução de sílica das amostras e do ensaio acelerado das barras
de argamassa. Por fim, na terceira etapa do trabalho, avaliou-se o potencial de mitigação da RAS
através da substituição dos agregados pelos finos de britagem. Nesta etapa foi estudada a
influência do teor de finos a ser empregado e, também da granulometria. O fluxograma
apresentado na Figura 15 ilustra esquematicamente o programa experimental proposto, que
será melhor detalhado na sequência deste capítulo do trabalho.
ETAPA 1
Escolha, coleta e caracterização das amostras de agregados e cimento
ETAPA 2
Avaliação da potencialidade reativa dos agregados
ETAPA 3
Avaliação do potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem.
Figura 15: Planejamento do programa experimental. Fonte: Própria autoria, 2018.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
42
3.1 Materiais
3.1.1 Cimento
Para a realização do estudo, foi utilizado cimento Portland CP V ARI, compatível com o
cimento padrão, fornecido pela Associação Brasileira de Cimento Portland, para realização de
estudos da reatividade dos agregados. Pelo fato de não conter adições ativas (apenas 5% de filer
calcário), o cimento CP V ARI é reconhecido por não mitigar a reação álcali agregado. As
informações da composição química, das propriedades físicas e mecânicas do cimento se
encontram na Tabela 1, as quais foram obtidas junto ao fabricante.
Tabela 1: Características do cimento CP V ARI.
ESPECIFICAÇÕES FÍSICAS E MECÂNICAS CP V ARI LIMITES
NBR 16697 (2018)
Massa específica (cm²/g) 3,07
Finura
Blaine (cm²/g) 4.626 4.900 ±200
# 200 (%) 0,30 6,00
# 325 (%) 1,70
Tempo de pega (h) Início 4,20 >1
Fim 5,40 ≤10
Resistência a compressão (MPa)
01 Dia 20,90 14,00
03 Dias 37,70 24,00
07 Dias 43,10 34,00
28 Dias 49,40
ESPECIFICAÇÕES QUÍMICAS CP V ARI LIMITES
PARA CPV ARI
Mgo (%) 2,70 6,5
SO3 Média (%) 3,00 4,5
Perda ao fogo média (%) 3,70 4,5
Óxidos de sódio (%) 0,10
Óxidos de potássio (%) 1,13
Equivalente alcalino em Na2Oeq (%) 0,84 0,90 ± 10
Expansão em autoclave (%) 0,17 <0,20
Fonte: Adaptado de InterCement Apiaí/SP, 2017.
3.1.2 Agregados
Foram coletadas amostras de agregados miúdos provenientes de rochas de origem
vulcânica, disponíveis comercialmente no estado do Rio Grande do Sul. A escolha das amostras
foi feita de modo a contemplar da forma mais ampla possível as mais diversas rochas
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
43
empregadas no estado, as quais comercialmente são chamadas de basalto, mas que, de acordo
com a composição mineralógica, nem sempre recebem essa classificação. A distribuição das
cidades onde foram feitas as coletas pode ser visualizada na Figura 16.
Foram coletados 50 kg de pó oriundo da britagem das rochas vulcânicas em cada
localidade, diretamente retiradas do depósito comercial das pedreiras. Estas foram
devidamente homogeneizadas de forma a obter uniformidade da coleta. A Tabela 2 relaciona a
localidade e a respectiva nomenclatura dada no estudo para cada amostra, a qual será utilizada
nas citações deste trabalho.
Figura 16: Mapa das localidades das amostras.
Fonte: Adaptado de CPRM, 2006.
Tabela 2: Municípios de coleta das amostras de rochas vulcânicas.
LOCALIDADE NOMENCLATURA
EMPREGADA
Erechim ER
São João da Urtiga SJ
Passo Fundo PF
Caxias do Sul CX
Alegrete AL
Santa Maria SM
Ijuí IJ
Torres TR
Montenegro MN
Fonte: Própria autoria, 2018.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
44
Figura 17: Agregados miúdos de origem vulcânica utilizados de cada jazida.
Fonte: Própria autoria, 2018.
3.2 Métodos
3.2.1 Análise petrográfica
A realização da análise petrográfica realizada no presente estudo teve por objetivo
identificar os minerais constituintes das rochas empregadas e, a partir dessa identificação,
avaliar sua potencialidade reativa (ABNT NBR 15577-3, 2018). Além disso, através da análise
petrográfica, também é possível analisar a estrutura e a textura dos grãos e relacionar essas
características ao potencial de desenvolvimento da RAS. Segundo Teixeira et. al. (2009), a análise
micrográfica em rochas ígneas extrusivas vulcânicas é complexa, devido ao magma se resfriar
rapidamente, tendo uma consolidação muito acelerada, o que está diretamente ligado ao não
desenvolvimento adequado dos minerais.
Para realização da análise petrográfica foram confeccionadas lâminas delgadas, com
aproximadamente 30 µm de espessura, das amostras selecionadas. A confecção das lâminas
para realização da análise petrográfica foi encaminhada ao Laboratório de Laminação
Petrográfica da Universidade do Vale dos Sinos/RS (UNISINOS). A análise petrográfica e as
fotomicrografias foram feitas no Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
45
do Sul (UFRGS), dando maior ênfase aos constituintes que potencializam a reatividade das
rochas. Foi empregado para a análise um microscópio óptico de luz transmitida.
3.2.2 Avaliação da atividade pozolânica
A avaliação da atividade pozolânica realizada no presente estudo teve como objetivo
verificar o potencial dos finos como adição/substituição ao cimento Portland. Segundo
Rodrigues (2010), a atividade pozolânica se dá pela capacidade da sílica (amorfa) se solubilizar
no meio alcalino, reagindo com íons de cálcio das reações de hidratação do cimento, formando
monossilicatos de cálcio, tendo estes, propriedades aglomerantes.
Dadas as características dos finos estudados nesta pesquisa, oriundos da cominuição de
rochas, de antemão pressupôs-se não haver atividade pozolânica desse material. Contudo, foi
realizada a análise como forma de comprovar tal pressuposição e, também, justificar a escolha
do emprego dos finos em substituição parcial aos agregados, não ao cimento.
Os ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais de Construção Civil da Escola
Politécnica da Faculdade Meridional (IMED), por meio do índice de atividade pozolânica (IAP)
com cal hidratada e com cimento Portland, conforme prescrevem as normas ABNT NBR 5751
(2012) e ABNT NBR 5752 (2014), respectivamente. Para realização dessa análise foram
empregados finos passantes na peneira de malha 75 µm.
3.2.2.1 Determinação do índice de desempenho com cimento Portland
Este ensaio consiste em preparar dois traços de argamassa diferentes, um deles
constituindo a argamassa de referência (REF), no traço 1:3 e relação água/cimento de 0,48. O
outro traço com 25% de substituição, em massa, do cimento pelos finos de britagem (FB), com
a mesma relação água/cimento (0,48).
Após a preparação das argamassas, com auxílio de misturador mecânico, foram
moldados 6 corpos de prova cilíndricos para cada tipo de material, com 5 cm de diâmetro e 10
cm de altura, seguindo os procedimentos da NBR 7215 (ABNT, 1996). Em seguida, deu-se início
aos procedimentos de cura, onde os corpos de prova permaneceram em câmara úmida, até
completarem 28 dias, quando foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão.
O índice de atividade pozolânica foi avaliado por meio da comparação entre a resistência
à compressão aos 28 dias da argamassa de referência (elaborada apenas com cimento) e da
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
46
argamassa produzida tendo 25% de substituição. Segundo a norma, para que o material seja
considerado pozolânico, o IAP deve ser igual ou superior a 90%, sendo definido utilizando-se a
Eq. 1.2:
IAP = Fcp
Fccx100
Eq. 1.2
Onde:
Fcp = resistência à compressão média, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados
com cimento Portland e finos de britagem (material pozolânico);
Fcc = resistência à compressão média, aos 28 dias, dos corpos de prova moldados
somente com cimento Portland;
3.2.2.2 Determinação do índice de desempenho com cal
Para a determinação do índice de desempenho com a cal, é necessário preparar uma
argamassa com hidróxido de cálcio (referência) e outra com os finos de britagem, em
quantidade correpondente ao dobro do volume de hidróxido de cálcio.
A quantidade de água utilizada para a mistura foi determinada para que fosse obtida
uma argamassa com índice de consistência de 225 ±5 mm.
Seguindo os procedimentos da NBR 7215 (ABNT, 1996), foram moldados 3 corpos de
prova cilíndricos, com 5 cm de diâmetro e 10 cm de altura, para cada amostra de fino. Em
seguida, os corpos de prova permaneceram em ambiente de laboratório, por 7 dias, quando
foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão.
Segundo a norma, para que o material seja considerado pozolânico, a média das
resistências à compressão deve ser igual ou superior a 7 MPa.
3.2.3 Ensaio acelerado em barras de argamassa
Os procedimentos para realização do ensaio acelerado das barras de argamassa são
normalizados no Brasil pela ABNT NBR 15577-4 (2018). No presente estudo este ensaio foi
adotado tanto para análise do potencial de expansão dos diferentes agregados quanto para a
verificação da mitigação da RAS com o uso dos finos de britagem.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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47
O ensaio acelerado em barras de argamassa foi realizado no Laboratório de Materiais
de Construção Civil da Escola Politécnica da IMED.
3.2.3.1 Análise da reatividade potencial dos agregados
Para realização do ensaio as amostras passaram inicialmente por um processo de
lavagem dos agregados e posteriormente foi realizado o peneiramento para classificação da
granulometria, de acordo com as faixas preconizadas pela referida norma (Tabela 3). Feito isso
permaneceram armazenadas em sacos plásticos fechados (Figura 18).
Tabela 3: Faixas granulométricas para o ensaio acelerado, segundo a NBR 15577-4.
PENEIRA COM ABERTURA DE MALHA
(ABNT NBR NM ISO 3310-1) QUANTIDADE DE MATERIAL EM MASSA
PASSANTE RETIDO % MASSA (G)
4,75 mm 2,36 mm 10 99,0
2,36 mm 1,18 mm 25 247,5
1,18 mm 600 µm 25 247,5
600µm 300 µm 25 247,5
300µm 150 µm 15 148,5
Fonte: Adaptado ABNT, 2018.
Figura 18: Frações granulométricas preparadas para o ensaio acelerado das barras de
argamassa.
Fonte: Própria autoria, 2018.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
48
Após a preparação dos agregados seguiu-se a preparação das argamassas. Para cada
amostra foram moldadas 3 barras de argamassa, no traço 1:2,25, com relação a/c 0,47, em
massa. O procedimento de moldagem seguiu o seguinte critério: nos primeiros 30 s, em
velocidade baixa, onde foram misturados à água e o aglomerante, depois foi acrescentado o
agregado e, ao final, o misturador foi acionado por mais 30 s, em velocidade alta. Feito isso, o
misturador mecânico foi desligado por um período de 1 min e 15 s, quando foram raspadas as
laterais da cuba de mistura, a fim de homogeneizar todos os materiais. Imediatamente após
esse período, o misturador tornou a ser acionado em velocidade alta por mais 1 min. Findada a
mistura dos materiais foram moldadas as barras de argamassa, em duas camadas de iguais
espessuras, nas dimensões de 285 mm x 25 mm x 25 mm, onde cada uma delas foi adensada
com 20 golpes.
Passadas vinte e quatro horas da moldagem, as barras foram retiradas das formas e
devidamente identificadas (Figura 19a). Em seguida as barras permaneceram imersas em água,
em recipiente fechado (Figura 19b), onde a temperatura da água aumentou gradativamente até
80 ±2°C, em estufa, por 24h, quando foi realizada a medida inicial do comprimento dos corpos
de prova de argamassa (referência). Logo após, as barras foram imersas em uma solução de
hidróxido de sódio (NaOH), com concentração de (1±0,01) N, previamente aquecida (80 ± 2) °C.
As variações de comprimento foram aferidas com auxílio de um relógio medidor digital
(Figura 20). A partir de então, as amostras permaneceram imersas na solução alcalina por 28
dias, onde foram realizadas leituras periódicas da variação de comprimento. O cálculo da
expansão das argamassas ao longo do tempo foi realizado conforme Eq. 1.3. De acordo NBR
15577-1 (2018), as barras que apresentarem expansões inferiores a 0,19% aos 30 dias (contados
a partir da moldagem) classificam o agregado como potencialmente inócuo. Expansões iguais
ou superiores a 0,19% denotam agregados potencialmente reativos.
Expansão=Li-L0
L efetivo×100%
Eq. 1.3
Onde:
Li = Leitura na idade de análise;
L0 = Leitura zero;
Lefetivo = distância entre as extremidades internas dos pinos de medida.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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49
(a) (b)
Figura 19: (a) Aspecto das barras de argamassa após a desmoldagem; (b) Amostras imersas em solução de NaOH, em recipiente fechado.
Fonte: Própria autoria, 2018.
Figura 20: Leitura das barras. Fonte: Própria autoria, 2018.
3.2.3.2 Avaliação da possibilidade de mitigação da RAS pelos finos de britagem
Para avaliar o potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem foram utilizados os
agregados classificados como potencialmente reativos no ensaio acelerado, ou seja, cujo
comportamento no ensaio acelerado de argamassa resultou expansões ≥ 0,19% após 28 dias de
imersão na solução alcalina.
A avaliação do potencial de mitigação da RAS foi feita através da substituição de parte
do agregado por finos de britagem. Os estudos encontrados na literatura a respeito do emprego
de finos fazem a substituição ao cimento (SALLES et al. (1997), CYR et al. (2009), FILLA (2011),
OLIVEIRA (2017)), entretanto, a partir dos resultados obtidos nos ensaios de atividade
pozolânica das amostras, os quais serão descritos no item 4.1, verificou-se que os mesmos não
possuem características que permitam sua substituição ao aglomerante.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
50
Sendo assim, o potencial de mitigação dos finos foi avaliado através da substituição de
parte dos agregados pelo material fino do mesmo agregado. Um estudo semelhante foi
realizado por López, Azevedo e Barbosa Neto (2005). Para tanto, a fim de avaliar se quantidade
de material fino influência nas expansões, foram estudados dois percentuais de substituição,
10% e 20%. Os teores de substituição adotados para este estudo basearam-se em Salles et al.
(1997), Filla (2011) e Oliveira (2017).
A influência da dimensão dos finos na mitigação, foi estudada a partir de duas
granulometrias de finos, os passantes na peneira de abertura 0,075 mm e os passantes na
peneira de abertura 0,045 mm.
Para obtenção dos finos passantes na malha de abertura 0,045 mm foi necessária a
moagem do agregado em moinho de bolas. Para a moagem foi utilizado o material passante na
peneira de malha 0,075 mm, que permaneceu no moinho durante 10 minutos. A proporção
usada para moagem foi de 5 Kg de bolas de alumina, de 15 ±2 mm de diâmetro, para 800 g de
finos.
A Figura 21 ilustra uma amostra de agregado antes e após o peneiramento em peneira
de abertura 0,075 mm.
Figura 21: Amostra de pó de brita 0 (a); Finos de basalto após peneiramento (b).
Fonte: Própria autoria, 2018.
A substituição dos agregados pelos finos foi feita de maneira proporcional para cada
fração granulométrica preconizada pelo ensaio acelerado, de acordo com o que está descrito
nas Tabelas 4 e 5 a seguir. Por exemplo, a fração passante na peneira 4,75 mm, e retida na
peneira 2,36 mm, corresponde a 10% da quantidade total de agregados a ser substituída no
ensaio. A mesma percentagem de substituição foi adotada para colocação dos finos. Isso foi
feito para todas as faixas granulométricas do ensaio, a fim de fazer a distribuição proporcional
(a)
(b)
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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51
do material na mistura. Tal substituição foi feita tanto para a fração 0,075 mm quanto para a
fração 0,045 mm, totalizando 96 barras de argamassa.
Tabela 4: Quantidade de material utilizado para 10% de adição de finos em substituição da parte granulométrica.
PENEIRA COM ABERTURA
DE MALHA (ABNT NBR
NM ISO 3310-1)
QUANTIDADE DE MATERIAL EM MASSA
PASSANTE RETIDO % A SER
EMPREGADA
MASSA (G)
AGREGADOS
MASSA (G)
FINOS
MASSA (G)
TOTAL
4,75 mm 2,36 mm 10 89,10 9,9 99,0
2,36 mm 1,18 mm 25 222,75 24,75 247,5
1,18 mm 600 µm 25 222,75 24,75 247,5
600µm 300 µm 25 222,75 24,75 247,5
300µm 150 µm 15 133,65 14,85 148,5
Fonte: Adaptado de ABNT, 2018.
Tabela 5: Quantidade de material utilizado para 20% de adição de finos em substituição da parte granulométrica.
PENEIRA COM ABERTURA
DE MALHA (ABNT NBR
NM ISO 3310-1)
QUANTIDADE DE MATERIAL EM MASSA
PASSANTE RETIDO % A SER
EMPREGADA
MASSA (G)
AGREGADOS
MASSA (G)
FINOS
MASSA (G)
TOTAL
4,75 mm 2,36 mm 10 79,20 19,80 99,0
2,36 mm 1,18 mm 25 198,00 49,50 247,5
1,18 mm 600 µm 25 198,00 49,50 247,5
600µm 300 µm 25 198,00 49,50 247,5
300µm 150 µm 15 118,80 29,70 148,5
Fonte: Adaptado de ABNT, 2018.
Para controlar a concentração de hidróxido de sódio da solução, além de manter sempre
constante o nível da água no banho térmico, efetuou-se a análise periódica da sua concentração
(Figura 22). O controle da concentração da solução foi feito da seguinte forma:
Retirada de uma amostra da solução de NaOH;
Colocação da amostra em uma bureta contendo uma concentração de HCl de 0,1N e
4 gotas de fenolftaleína (incolor em pH ácido e neutro; e rosa em pH básico);
Agitação até obtenção da coloração rosa;
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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52
Verificação do volume de NaOH (Eq. 1.4).
𝑉𝐻𝐶𝑙 × 𝐶𝐻𝐶𝑙 = 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 Eq. 1. 4
Onde:
𝑉𝐻𝐶𝑙 = Volume de HCl (conhecido);
𝐶𝐻𝐶𝑙 = Concentração molar (conhecida);
𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 = Volume de NaOH (utilizado até a solução de HCl ficar rosada);
𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 = Concentração molar (a obter).
Ao fim do ensaio foi realizado o cálculo da redução relativa da expansão de acordo com
a Equação 1.5, conforme prescreve a parte 5 da NBR 15577:2018:
𝑅 =100 × (𝐸4 − 𝐸5)
𝐸4
Eq. 1. 5
Onde:
𝑅 = Redução da expansão, expressa em porcentagem (%);
𝐸4 = Expansão média das barras expressa em porcentagem (%), de acordo com o
método descrito na ABNT NBR 15577-4;
𝐸5 = Expansão média das barras expressa em porcentagem (%), de acordo com o
método descrito na ABNT NBR 15577-5.
3.2.4 Método para Determinar a dissolução da sílica
A fim de avaliar a potencialidade de dissolução de sílica das rochas selecionadas para a
presente pesquisa e correlacionar com a potencialidade reativa das mesmas, foi empregado o
ensaio preconizado pela norma NBR 9848:2004. Esse consiste em analisar a dissolução de sílica
em hidróxido de sódio, através do método de espectrofotometria visível com molibdato de
amônio.
Para a realização do ensaio foi empregado um espectrofotômetro da marca Merk . O
método empregado determina a sílica reativa ao molibdato através da química do azul
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
53
heteropoli (APHA, 2005). Segundo Tiecher (2010), este método tem como princípio determinar
a coloração de tintura azul resultante de um complexo sílico-molíbdico com pH próximo a 1,
verificado através de espectrofotometria visível, sendo a concentração de sílica proporcional à
intensidade da cor azul na amostra.
Por se tratar de um ensaio rápido, onde a amostra fica sob alta temperatura e em
ambiente agressivo, este método não é considerado confiável e deve, portanto, ser avaliado em
conjunto com outros métodos.
Inicialmente foram separadas, para cada tipo de agregado, 50 g de finos passantes na
peneira de abertura 0,075 mm em 100 ml de NaOH (concentração de 1 N). As amostras
permaneceram em recipiente fechado, na estufa, à uma temperatura de 80°C. Passado o
período de 72 h, a solução foi retirada da estufa, esperou-se que o atingimento da temperatura
ambiente e então, submetendo cada solução à filtragem.
A curva de calibração foi gerada através da solução de sílica padrão, onde a equação da
reta resultou R²=0,988. Para a determinação do teor de SiO2 das amostras foi empregado 5 mL
de cada amostra. Para cada uma delas foi adicionado 10 mL de cloreto de sódio; 7,5 mL de ácido
clorídrico; 2 0mL de ácido bórico e 10 mL da solução de molibdato de amônio. Passados 10 min
adicionou-se 5 mL de ácido oxálico e 20 mL de ácido sulfúrico. Aguardou-se mais 2 min, quando
foi adicionada a solução redutora à mistura. Após 10 min foram efetuadas as leituras, sendo
medida a intensidade da cor da solução, primeiramente da amostra em branco e, após, cada
uma das amostras, adotando-se um comprimento de onda de 660 nm. Os resultados são
expressos em mg/L de SiO2.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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54
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
No presente estudo os finos de britagem foram empregados em substituição parcial aos
agregados, buscando-se avaliar seu potencial de mitigação pelo efeito de empacotamento. Um
estudo preliminar para avaliar a atividade pozolânica das amostras balizou a decisão de estudar
a substituição parcial dos agregados, cujos resultados serão apresentados a seguir (item 4.2.1).
Neste capítulo do trabalho serão apresentados e discutidos os resultados, os quais serão
divididos em dois itens. Primeiramente serão apresentados os resultados dos ensaios realizados
para avaliar a potencialidade reativa de agregados de origem vulcânica do RS e, posteriormente,
os resultados do comportamento dos finos de britagem na mitigação da RAS.
4.1 Estudo Preliminar – Avaliação do Índice de Atividade Pozolânica dos Finos de Britagem
A fim de avaliar se os finos de britagem possuem alguma aptidão à reação com hidróxido
de cálcio, determinou-se a atividade pozolânica com a cal e com cimento.
Ao avaliar a atividade pozolânica das amostras com cimento, verificou-se que o maior
índice de atividade pozolânica dos finos de britagem em estudo resultou em 67,34%, a partir da
amostra SJ. Portanto, com base na metodologia de avaliação de atividade pozolânica proposta
pela NBR 5752:2014, os finos de britagem em estudo não podem ser considerados materiais
pozolânicos em decorrência do limite ser 90% (Tabela 6). O Gráfico 1 ilustra os resultados
obtidos, os quais corroboram com o estudo de Filla (2011), onde o autor verificou, através do
Método de Chapelle Modificado, que amostras de pó de basalto, provenientes de duas jazidas
do Norte do Paraná, não possuem características de material pozolânico.
Gráfico 1: Determinação da atividade pozolânica com cimento.
Fonte: Própria autoria, 2019.
36,82 38,16
52,42 54,47 56,60 58,1361,97
67,34
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
PF IJ ER AL MN SM CX SJ
Índ
ice
de
Ati
vid
ade
Po
zolâ
nic
a (%
) Limite mínimo: 90%
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
55
Tabela 6: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com cimento Portland aos 28 dias dos finos de britagem.
AMOSTRAS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) MÉDIA
(MPa)
DP
(MPa)
CV
(%)
IAP
(%) CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6
REF. 15,68 13,19 15,92 14,80 11,60* 16,02* 14,90 1,07 7,18 -
SJ 9,25 9,74 10,17 10,20 8,80* 10,80 10,03 0,52 5,15 67,34
IJ 9,64* 9,04* 5,17 6,60 5,80 5,17 5,69 0,59 10,34 38,16
ER 5,74* 7,73 8,68 10,63* 7,56 7,27 7,81 0,53 6,77 52,42
SM 11,80* 7,85* 8,30 8,54 8,13 9,67 8,66 0,60 6,94 58,13
CX 7,54* 7,91* 9,23 8,92 9,45 9,33 9,23 0,20 2,13 61,97
AL 8,42 8,42 8,49 6,85* 6,83* 7,13 8,12 0,57 7,02 54,47
PF 6,33 6,30 4,99 4,98 4,83 7,13* 5,49 0,68 12,38 36,82
MN 8,39 10,80* 8,61 10,94* 8,64 8,09 8,43 0,22 2,61 56,60
DP = Desvio Padrão
CV = Coeficiente de Variação
IAP = Índice de desempenho com cimento Portland
CP = Corpo de prova
* Valores desconsiderados
Fonte: Própria autoria, 2019.
A Tabela 7 mostra que, do mesmo modo que foi observado no ensaio de atividade
pozolânica com cimento, a avaliação com cal também evidenciou resistências inferiores ao que
a normalização preconiza. As argamassas produzidas com a cal e os finos de britagem
alcançaram resistências inferiores a 1,0 MPa, como pode ser visto no Gráfico 2.
Gráfico 2: Determinação da atividade pozolânica com a cal. Fonte: Própria autoria, 2019.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
SJ IJ ER SM CX AL PF MN
Re
sist
ên
cia
à co
mp
ress
ão (
Mp
a) Limite mínimo: 7,0 MPa
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56
Tabela 7: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com a cal aos 7 dias dos finos de britagem.
AMOSTRAS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) Média
(MPa)
DP
(MPa) CV (%)
CP1 CP2 CP3
SJ 0,34 0,41 0,27 0,34 0,06 16,81
IJ 0,34 0,38 0,31 0,34 0,03 8,35
ER 0,40 0,38 0,38 0,39 0,01 2,44
SM 0,45 0,39 0,38 0,41 0,03 7,60
CX 0,37 0,37 0,46 0,40 0,04 10,61
AL 0,48 0,47 0,37 0,44 0,05 11,29
PF 0,41 0,32 0,40 0,38 0,04 10,69
MN 0,39 0,32 0,33 0,35 0,03 8,92
DP = Desvio Padrão
CV = Coeficiente de Variação
IAP = Índice de desempenho com cimento Portland
CP = Corpo de prova
Fonte: Própria autoria, 2019.
A partir dos resultados obtidos com a análise da atividade pozolânica das amostras,
optou-se pelo emprego dos finos em substituição parcial aos agregados. Os resultados obtidos
no presente estudo vão de encontro com o que outros autores obtiveram ao avaliar a atividade
pozolânica de finos de britagem, tais como Montanheiro et al. (2008) e Filla (2011).
4.2 Avaliação da potencialidade reativa dos agregados
4.2.1 Análise petrográfica
A análise petrográfica das rochas selecionadas para o estudo evidenciou que todos os
agregados possuem em sua matriz constituições que podem potencializar a ocorrência da RAS,
especialmente mesóstase intersticial.
A mesóstase, conforme descrito no item 2.3.1.1, nada mais é que o agrupamento de
minerais de dimensão micro a critptocristalina. Em geral a mesóstase é constituída por
microcristais de quartzo e feldspato. O quartzo presente na mesóstase muitas vezes não faz
parte da mineralogia principal da rocha, ele cristaliza a partir da sílica sobressalente, ou seja,
que não foi “aproveitada” na formação dos minerais principais. Devido à dimensão dos minerais
presentes na mesóstase, raramente é possível identificá-los em microscopia ótica e, por isso,
comumente é chamada de vidro vulcânico. Entretanto, o vidro vulcânico possui características
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57
diferentes, sendo uma constituição completamente amorfa, isto é, sem qualquer feição bem
cristalizada em sua composição.
A seguir serão apresentadas as descrições petrográficas das rochas.
4.2.1.1 Amostra SJ (São João da Urtiga)
Trata-se de uma rocha basáltica, constituída por plagioclásio, piroxênio, óxido de
ferro e mesóstase onde se observam porções da rocha com maior quantidade de
mesóstase intersticial de maior cristalinidade e composição quartzo feldspática,
associada à argilominerais do tipo esmectita, que conferem a cor castanha amarelada.
Na Figura 22a essa feição é bastante expressiva. A Figura 22b mostra os argilominerais
e a mesóstase, nesta, por sua vez são observados cristais de quartzo visíveis na
microscopia ótica. A mesóstase constitui em torno de 15% da rocha.
(a)
(b)
Figura 22: Fotomicrografia da amostra SJ; (a) Argilominerias e mesóstase em luz natural; (b)
Argilominerias e mesóstase em luz polarizada.
A presença de quartzo visível em microscopia ótica indica que a amostra possui
características que propiciam o desencadeamento da RAS, uma vez que evidencia que
a mesóstase é composta, preponderantemente por sílica. Além disso, o argilomineral
esmectita, identificado na análise, também é um argilomineral expansivo.
4.2.1.2 Amostra IJ (Ijuí)
Rocha basáltica, constituída por plagioclásio, piroxênio, óxido de ferro, e
mesóstase intersticial. A mesóstase nessa amostra é microcristalina (Figura 23a e 23b),
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58
não sendo possível a identificação de minerais e constitui entre 5% e 7% da rocha. Não
foi possível observar grãos de quartzo nessa mesóstase, o que indica que a sílica
presente no material possui dimensões microcristalinas, não visualizáveis através de
microscopia ótica.
(a)
(b)
Figura 23: Fotomicrografia do fragmento de IJ; (a) Mesóstase microcristalina em luz natural;
(b) Mesóstase microcristalina em luz polarizada.
4.2.1.3 Amostra CX (Caxias do Sul)
As Figuras 24a e 24b mostram uma rocha constituída predominantemente por
cristais de plagioclásio (5%), piroxênio (3% a 4%) em uma mesóstase quase opaca que
representa material vítreo ou de baixíssima cristalinidade, que é o maior constituinte
modal da rocha, não sendo possível identificar a presença de quartzo microcristalino.
(a)
(b)
Figura 24: Fotomicrografia do fragmento de CX; (a) Mesóstase sob luz natural; (b) Mesóstase
sob luz polarizada.
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59
4.2.1.4 Amostra ER (Erechim)
Trata-se de uma rocha basáltica caracterizada pela grande quantidade de
mesóstase e pela presença de vesícula preenchida por quartzo fibroso (calcedônia) na
borda e quartzo no centro (Figura 25a).
Observa-se, também, a presença de textura porfirítica, com 1% de fenocristais
de piroxênio e de plagioclásio com 1 a 2 mm, uma matriz de plagioclásio, piroxênio e
opacos de granulação fina e mesóstase intersticial microscristalina constituindo em
torno de 15% (Figura 25b). A presença de mesóstase microcristalina e calcedônea
indicam a reatividade da rocha.
(a)
(b)
Figura 25: Fotomicrografia do fragmento de ER; (a) Mesóstase vítrea e quartzo fibroso luz polarizada; (b) Matriz basáltica, constituída por mesóstase intersticinal microcristalina em
luz polarizada.
4.2.1.5 Amostra SM (Santa Maria)
Nesta lâmina analisada, os fragmentos são de composição riodacítica,
constituída por plagioclásio, feldspato alcalino e piroxênio, aparecendo quartzo
microscristalino na matriz e mesóstase. O agregado é reativo devido à presença de
quartzo microcristalino e mesóstase. As figuras 26a e 26b apontam locais onde a
mesóstase se encontra.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
60
(a)
(b)
Figura 26: Fotomicrografia do fragmento de SM; (a) Imagem da matriz riodacítica em luz
natural; (b) Imagem da matriz riodacítica em luz polarizada.
4.2.1.6 Amostra AL (Alegrete)
Foram observados dois tipos de rochas na lâmina analisada:
A rocha representada pela Figura 27a é de natureza sedimentar, composta por
grânulos arredondados a levemente angulosos, com tamanho médio de 20 mm,
compostos principalmente por quartzo, cimentados por óxidos de ferro. De modo geral,
o quartzo não apresenta feições de deformação e apresenta leve extinção ondulante.
A Figura 27b denotam uma rocha basáltica, constituída por plagioclásio,
piroxênio, óxido de ferro e mesóstase intersticial microcristalina, com composição
quartzo-feldspática, predominando a presença de quartzo. A mesóstase constitui entre
15% e 17% da rocha.
(a)
(b)
Figura 27: Fotomicrografia do fragmento de AL; (a) Quartzo com leve extinção ondulante em
luz polarizada; (b) Mesóstase intersticial microcristalina em luz natural.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
61
Ambas as rochas desta lâmina são constituídas pela presença de material
potencialmente reativo, sendo estes o quartzo da rocha sedimentar e a mesóstase
microcristalina na rocha basáltica.
4.2.1.7 Amostra PF (Passo Fundo)
Na lâmina analisada, os fragmentos são de rocha ácida, de composição
riodacítica, constituída por plagioclásio, feldspato alcalino e piroxênio. São observados
grãos de quartzo fibroso a microscristalino na matriz e nos interstícios dos grãos, onde
ocorrem também argilominerais e carbonatos, conforme Figura 28a e 28b.
A grande quantidade de sílica da amostra evidencia sua potencialidade reativa,
trata-se de uma rocha ácida. Além disso, foi observada a presença de calcedônia
(quartzo fibroso).
(a)
(b)
Figura 28: Fotomicrografia do fragmento de PF; (a) Mesóstase em luz natural; (b) Quartzo
fibroso a microcristalino em luz polarizada.
4.2.1.8 Amostra MN (Montenegro)
Os fragmentos analisados são de uma rocha basáltica de granulação grossa, com
cristais de plagioclásio, piroxênio e opacos com tamanhos de 2 mm até 7 mm. Os
interstícios são preenchidos por mesóstase de cristalinidade variada desde
microscristalina até cristais de quartzo visíveis na microscopia ótica (Figura 29).
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
62
A presença de quartzo visível em microscopia ótica indica que a mesóstase é
constituída predominantemente por grãos submicroscópicos de quartzo. Sendo assim,
a amostra possui características potencialmente reativas.
(a)
(b)
Figura 29: Fotomicrografia do fragmento de MN; (a) Imagem sob
luz natural; (b) Imagem sob luz polarizada.
4.2.1.9 Amostra TR (Torres)
Nesta lâmina os fragmentos são de rocha sedimentar assimilada pela lava
basáltica, mostrando grânulo predominantemente de quartzo arredondado a
levemente anguloso, sem feições de deformação em uma matriz intersticial muito fina
(mesóstase) de composição quartzo-feldspática, com leve carbonatação, conforme as
Figuras 30a e 30b.
(a)
(b)
Figura 30: Fotomicrografia do fragmento de TR; (a) Presença de mesóstase – luz polarizada;
(b) Presença de mesóstase – luz natural.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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63
Esta amostra possui características que indicam potencialidade reativa, tais
como a presença de grãos de quartzo da matriz intersticial.
4.2.1.10 Avaliação geral das características petrográficas
As rochas coletadas para realização do presente estudo possuem como característica em
comum a origem vulcânica, a partir da Formação Serra Geral, no Rio Grande do Sul. De acordo
com Melfi et al. (1988), Formação Serra Geral é o nome dado ao derrame magmático que
abrange toda região sul do Brasil e vai até o Paraguai, o Uruguai e a Argentina. Segundo os
autores, as rochas oriundas dessa formação são predominantemente basaltos toleíticos e
riolitos, bem como, em menores proporções, rochas intermediárias a essas, tais como os
andesitos e riodacitos.
Na análise petrográfica dos agregados observou-se que predominam os agregados
basálticos - SJ, IJ, CX, ER, AL, MN, TR. As rochas SM e PF são riodacitos. A Tabela 8 apresenta e
agrupa as principais informações que relacionam a reatividade dos agregados e seu potencial
de desenvolvimento da RAS.
Tabela 8: Resumo das características petrográficas dos agregados.
Agregado Litotipo IMAGEM DA
AMOSTRA Principal constituição reativa Observações relevantes
Classificação da potencialidade reativa (segundo a análise petrográfica)
SJ Basalto
Mesóstase rica em sílica e argilominerais. Predomínio de quartzo na mesóstase. POTENCIALMENTE REATIVA
IJ Basalto
Mesóstase rica em argilominerais. --- POTENCIALMENTE REATIVA
CX Basalto
Mesóstase rica em argilominerais. Baixíssima cristalinidade, aproxima-se de
um vidro. POTENCIALMENTE REATIVA
ER Basalto
Mesóstase rica em argilominerais; calcedônia.
--- POTENCIALMENTE REATIVA
SM Riodacito
Mesóstase rica em argilominerais; quartzo.
---- POTENCIALMENTE REATIVA
AL Basalto
Mesóstase rica em sílica e argilominerais; quartzo.
Predomínio de quartzo na mesóstase. POTENCIALMENTE REATIVA
PF Riolito
Mesóstase rica em sílica e argilominerais; calcedônia; quartzo.
Predomínio de argilominerais na mesóstase.
POTENCIALMENTE REATIVA
MN Basalto
Mesóstase rica em sílica. --- POTENCIALMENTE REATIVA
TR Basalto
Mesóstase rica em sílica argilominerais; quartzo.
Quartzo presente não está deformado. POTENCIALMENTE REATIVA
Observando-se a Tabela 8 nota-se que todas as amostras avaliadas possuem mesóstase
intersticial. Em alguns casos a mesóstase possui predomínio de sílica, identificado pela presença
de microgrãos de quartzo na mesóstase (MN), em outras, predomínio de argilominerais,
identificado pela coloração castanha da mesóstase (IJ, CX, ER, SM) e em outras ambos, sílica e
argilominerais (SJ, PF, AL, TR). É comum em rochas de toleíticas a presença de grande quantidade
de sílica na matriz, mesmo se tratando de rochas classificadas como básicas, como os basaltos
(MELFI et al. 1988).
Em alguns casos, além da mesóstase, verificou-se a presença de microgrãos de quatzo na
matriz, não como parte da mesóstase (SM, PF, AL, TR), bem como a presença de calcedônia (ER,
PF).
4.2.2 Avaliação do potencial de dissolução de sílica dos agregados
A fim de correlacionar a potencialidade reativa dos agregados a quantidade de sílica
dissolvida em cada amostra, foi realizado o ensaio normatizado pela NBR 9848:2004, através do
método espectrofotométrico visível.
Os resultados obtidos com a avaliação da capacidade de dissolução de sílica dos
agregados podem ser observados através do Gráfico 3, a seguir.
Gráfico 3: Avaliação da quantidade de sílica dissolvida em cada amostra. Fonte: Própria autoria, 2019.
Apesar de todas as amostras avaliadas apresentarem características petrográficas que
indicam potencialidade reativa, a dissolução de sílica medida foi distinta entre elas. O gráfico
evidencia que as amostras MN, AL e SJ resultaram as maiores quantidades de sílica dissolvida e
acima de 1,50 mg/L.
0,07
0,41
0,66 0,700,76
0,90
1,54
1,922,00
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
TR IJ ER PF CX SM SJ AL MN
Sílic
a d
isso
lvid
a (m
g/L)
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
66
A despeito de não existirem parâmetros que estabeleçam uma correlação entre a
quantidade de sílica dissolvida e a potencialidade reativa dos agregados através da metodologia
adotada, os resultados obtidos indicam que, dentre as amostras avaliadas, MN, AL e SJ são mais
suscetíveis ao desencadeamento da RAS.
As dissoluções medidas para as amostras IJ, SM, PF, CX e ER foram aproximadamente
iguais e com valores sempre abaixo de 0,90 mg/L. E a amostra TR apresentou a menor dissolução
entre todas (menor que 0,10 mg/L), apontando para menor potencial de desenvolvimento da
RAS.
4.2.3 Análise da reatividade potencial dos agregados pelo ensaio acelerado das barras de argamassa
O ensaio acelerado das barras de argamassa, realizado segundo a NBR 15577-4, mostrou
que 8 das 9 amostras apresentaram comportamento característico de agregado potencialmente
reativo, segundo a NBR 15577-1. A Tabela 9 apresenta as expansões médias ao longo do tempo.
Os gráficos numerados de 4 a 8 mostram o comportamento de cada amostra ao longo do tempo.
Os resultados ao longo do tempo encontram-se no Anexo A.
Tabela 9: Expansão média das amostras no ensaio acelerado.
EXPANSÃO (%) IDADE (dias)
EXPANSÃO MÉDIA DAS AMOSTRAS
AL SJ MN IJ ER CX PF SM TR
2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
5 0,09 0,01 0,02 0,10 0,04 0,01 0,01 0,03 0,03
7 0,15 0,09 0,12 0,17 0,08 0,03 0,02 0,05 0,08
9 0,16 0,14 0,24 0,21 0,14 0,04 0,03 0,07 0,10
11 0,29 0,20 0,32 0,22 0,17 0,09 0,08 0,09 0,13
14 0,42 0,25 0,35 0,24 0,19 0,12 0,14 0,11 0,13
16 0,48 0,30 0,36 0,28 0,22 0,13 0,16 0,13 0,14
18 0,50 0,31 0,38 0,29 0,28 0,14 0,16 0,14 0,15
21 0,54 0,34 0,42 0,29 0,29 0,15 0,17 0,15 0,15
23 0,56 0,43 0,43 0,30 0,31 0,17 0,18 0,16 0,15
25 0,62 0,51 0,47 0,36 0,33 0,18 0,018 0,19 0,15
28 0,64 0,54 0,49 0,38 0,34 0,20 0,20 0,22 0,15
30 0,70 0,56 0,49 0,39 0,38 0,25 0,25 0,25 0,15
RESULTADO PR PR PR PR PR PR PR PR PI
PI= potencialmente inócuo; PR= potencialmente reativo
Fonte: Própria autoria, 2018.
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UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
67
(a) (b)
Gráfico 4: Evolução da expansão média das 3 amostras de SJ (a) e IJ (b). Fonte: Própria autoria, 2018.
(a) (b)
Gráfico 5: Evolução da expansão média das 3 amostras de ER (a) e SM (b). Fonte: Própria autoria, 2018.
(a) (b)
Gráfico 6: Evolução da expansão média das 3 amostras de CX (a) e AL (b). Fonte: Própria autoria, 2018.
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68
(a) (b)
Gráfico 7: Evolução da expansão média das 3 amostras de PF (a) e TR (b). Fonte: Própria autoria, 2018.
Gráfico 8: Evolução da expansão média das 3 amostras de MN. Fonte: Própria autoria, 2018.
Observando-se os gráficos das expansões ao longo do tempo, nota-se um rápido
crescimento nas expansões das amostras AL, MN e SJ, chegando a 0,62%, 0,43% e 0,49%,
respectivamente, aos 30 dias.
As amostras SM, CX e PF alcançaram expansões menores, ficando próximos da
classificação de agregados potencialmente reativos, porém acima e em torno de 0,22%.
A amostra da localidade de Torres (TR) apresentou expansão de 0,13% ao fim do ensaio,
sendo a única amostra do estudo classificada como potencialmente inócua, de acordo com os
limites da NBR 15577-1 (2018).
O comportamento ao longo do ensaio acelerado das barras de argamassa para as
amostras IJ e ER foi semelhante, atingindo a classificação de agregado reativo entre 11 e 15 dias
de ensaio, chegando a 0,35% e 0,33% de expansão aos 28 dias de imersão, respectivamente.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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69
Chamam atenção os resultados obtidos para as amostras ER, SJ e PF, que são
provenientes de mineradoras muito próximas, num raio de aproximadamente 80 km, e
nenhuma delas apresentou comportamento semelhante no ensaio de expansão.
A Figura 31 mostra o aspecto das barras de argamassa ao final do ensaio. Nota-se que
alguns corpos de prova apresentaram fissuras longitudinais e microfissuras mapeadas, como é
o caso de SJ, IJ, ER e AL. Os demais não apresentaram sinais de deterioração visíveis a olho nu,
mesmo tendo tido expansões classificadas como potencialmente reativas.
SJ
CX
IJ
PF
ER
TR
SM
MN
AL
Figura 31: Barras de argamassa após 30 dias de ensaio.
Fonte: Própria autoria, 2018.
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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70
Uma das barras da amostra de AL foi perdida durante o ensaio. O resultado obtido entre
as barras restantes teve um desvio padrão menor que 5%, portanto, para esta amostra foi
considerada a média de 2 barras, ao invés de três, em todas as idades de medida.
4.3 Investigação do potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem
4.3.1 Investigação do potencial de mitigação da RAS pela substituição dos agregados pelos
finos de britagem
Como referido no item 3.2.3.2, a análise da mitigação da RAS pelo uso de finos do próprio
agregado foi feita através do ensaio acelerado em barras de argamassa. A avaliação foi feita
apenas para as amostras cujas expansões foram classificadas como potencialmente reativas no
ensaio acelerado (item 4.1.3). Foi avaliado se a dimensão do material fino influencia na
mitigação da reação e, também, se o teor é capaz de reduzir as expansões.
Os gráficos apresentados a seguir, mostram o comportamento ao longo do tempo das
avaliações feitas para os diferentes teores e dimensões de material fino estudadas. O resultado
da redução relativa da expansão, bem como os valores individuais das expansões em cada caso
podem ser observados no Anexo B.
(a)
(b)
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
SJ 75 10%
SJ 75 20%
SJ 45 10%
SJ 45 20%
SJ
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
IJ 75 10%
IJ 75 20%
IJ 45 10%
IJ 45 20%
IJ
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UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
71
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
Gráfico 10: Comportamento das expansões ao longo do tempo, com diferentes teores e granulometrias dos finos SJ (a); IJ (b); ER (c); SM (d); CX (e); AL (f); PF (g); MN (h).
Fonte: Própria autoria, 2019.
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
ER 75 10%
ER 75 20%
ER 45 10%
ER 45 20%
ER
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
SM 75 10%
SM 75 20%
SM 45 10%
SM 45 20%
SM
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
CX 75 10%
CX 75 20%
CX 45 10%
CX 45 20%
CX
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
AL 75 10%
AL 75 20%
AL 45 10%
AL 45 20%
AL
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
PF 75 10%
PF 75 20%
PF 45 10%
PF 45 20%
PF
0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65
0 5 10 15 20 25 30 35
Exp
ansã
o (
%)
Idade (dias)
Lim
MN 75 10%
MN 75 20%
MN 45 10%
MN 45 20%
MN
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
72
De modo geral, observando-se as expansões ao longo do tempo, percebe-se que os
agregados IJ, ER, SM, CX, cuja análise petrográfica apontou a presença predominante de
argilominerais na mesóstase intersticial, apresentaram redução das expansões, a ponto de
torná-las potencialmente inócuas, com o emprego de finos de dimensão 0,045 mm no
percentual de 10% de substituição. Para o agregado SJ também foi observado esse
comportamento, porém, para esta amostra, a mesóstase contém sílica e argilominerais.
O comportamento observado para a amostra PF foi bastante distinto das demais. Os
finos de britagem, independente da dimensão e do teor promoveram o aumento das expansões.
Este agregado possui uma matriz rica em sílica, tanto na mesóstase, quanto nos minerais
principais, através da presença de quartzo e, também, pela calcedônia observada. Acredita-se
que, ao empregar material cominuído tenha sido exposta em maior proporção a sílica reativa.
O Gráfico 11 mostra os resultados das expansões obtidas quando 10% dos agregados
foram substituídos por finos de britagem, e o Gráfico 12 as expansões com a substituição de
20%. De modo geral, ambos os gráficos evidenciam que houve redução nas expansões quando
foram adicionados finos de britagem nas misturas, se comparadas às barras de referência. Nota-
se, ainda, que ao empregar um teor maior de finos a taxa de redução das expansões foi, em
geral, maior.
Gráfico 11: Expansibilidade ao longo do tempo, com 10% de substituição de finos.
Fonte: Própria autoria, 2019.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
SJ IJ ER SM CX AL
PF
MN SJ IJ ER SM CX AL
PF
MN SJ IJ ER SM CX AL
PF
MN
0,045 mm 0,075 mm S/ ADIÇÃO
Exp
ansã
o (
%)
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
73
Gráfico 12: Expansibilidade ao longo do tempo, com 20% de substituição de finos.
Fonte: Própria autoria, 2019.
Com o objetivo de avaliar se as reduções das expansões observadas são estatisticamente
significativas, foi realizada uma análise de variância (ANOVA) com os resultados das expansões
finais das amostras, com o auxílio do software “Statistica”. Os resultados obtidos estão
apresentados na Tabela 10. Através dela nota-se que todos os fatores influenciam de forma
significativa no resultado das expansões, inclusive a interação entre eles (origem dos finos, teor
e dimensão). O Gráfico 13 mostra o efeito isolado da granulometria sobre a expansão. O gráfico
evidencia que quanto menor a dimensão dos finos empregados, menores serão as expansões
decorrentes da RAS. Ou seja, é possível afirmar que, estatisticamente, a expansão decresce com
a finura dos grãos.
Tabela 10: ANOVA para resultados de expansibilidade das barras de argamassa após 28 dias em imersão na solução de NaOH.
FONTE DE VARIAÇÃO
SQ GL MQ F P
Interação 6,380859 1 6,380859 954,676 0
Origem 0,303132 7 0,043305 6,479 0,000004
Teor 0,021901 1 0,021901 3,277 0,073761
Granulometria 0,038801 1 0,038801 5,805 0,018112
Erro 0,574806 86 0,006684
SQ - soma dos quadrados
GL - graus de liberdade
MQ - média dos quadrados
F - parâmetro Fischer para o teste de significância dos efeitos
Fonte: Própria autoria, 2019.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
SJ IJ ER SM CX AL
PF
MN SJ IJ ER SM CX AL
PF
MN SJ IJ ER SM CX AL
PF
MN
0,045 mm 0,075 mm S/ ADIÇÃO
Exp
ansã
o (
%)
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
74
Gráfico 13: Expansão em barras de argamassa contendo finos de 0,045 mm e 0,075 mm.
Fonte: Própria autoria, 2019.
Ao analisar isoladamente o efeito do teor de finos sobre as expansões provenientes da
ocorrência de RAS, é possível dizer que as diferenças obtidas entre as expansões com diferentes
teores de finos incorporados nas argamassas são estatisticamente significativas (Gráfico 14). Ou
seja, é possível que ao empregar um teor maior de finos nas misturas, menores serão as
expansões decorrentes da RAS.
Gráfico 14: Expansão em barras de argamassa contendo teores de 10% e 20% de adição
finos. Fonte: Própria autoria, 2019.
Considerando a intensidade de influência dos fatores, tomando como base a magnitude
do P-valor (Tabela 10), é possível afirmar ser estatisticamente mais importante na redução das
expansões a variável granulometria dos finos, cujo o P valor está próximo de zero (0,01).
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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75
4.4 Discussão dos resultados
Fazendo-se uma análise dos resultados obtidos no presente estudo, verifica-se que as
amostras que resultaram as maiores expansões no ensaio acelerado das barras de argamassa
(AL, SJ, MN), também foram as que apresentaram maior dissolução de sílica pelo ensaio
espectrofotométrico. Do mesmo modo, a amostra TR, que foi a única classificada como
potencialmente inócua, resultou na menor dissolução de sílica entre as nove amostras
estudadas.
Considerando que não há consenso no meio técnico a respeito da correlação entre a
dissolução de sílica dos agregados e o potencial álcali-reativo dos mesmos, uma vez que o ensaio
mais adotado para avaliar a dissolução de sílica, preconizado pela ASTM C 289:2007, não é
considerado confiável por diversos autores, devido a ocorrência de muitos resultados falso
negativos ou falso positivos (WIGUN et al., 1997; HASPARYK, 1999; OWISIAK, 2007), mostram-
se bastante relevantes os resultados apresentados no presente estudo.
O Gráfico 15 mostra a correlação entre as expansões decorrentes da RAS, medidas pelo
ensaio acelerado, e as dissoluções de sílica, medidas pelo método espectrofotométrico para os
agregados de origem basáltica, apontando para uma boa correlação entre os ensaios. Para os
riodacitos avaliados na pesquisa não foi feita esta análise porque apenas 2 amostras foram
avaliadas, não sendo possível, dessa forma, concluir sobre qualquer tendência de
comportamento. Também não foi considerado adequado a análise de todas as amostras, sem
distinção de litotipo. Há que se salientar, no entanto, que uma maior quantidade de análises de
dissolução de sílica é necessária, para que o método possa ser empregado com maior
confiabilidade.
Gráfico 15: Relação entre expansões do ensaio acelerado e a dissolução de sílica.
Fonte: Própria autoria, 2019.
y = 5,0256x1,9919
R² = 0,7924
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Dis
solu
ção
de
sílic
a (m
g/L)
Expansões (%)
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
76
A partir da análise petrográfica das amostras foi possível perceber que todos os agregados
avaliados são constituídos por feições consideradas potencialmente reativas, contudo, algumas
considerações merecem destaque, levando-se em as peculiaridades de cada amostra e,
também, os resultados obtidos quando foram empregados os finos de britagem:
(a) Amostra AL: apresentou as maiores expansões no ensaio acelerado (0,70%), bem
como a maior dissolução de sílica (1,92 mg/L). Houve redução das expansões com a
adição de finos, porém, em nenhuma das condições ensaiadas as expansões foram
mitigadas, provavelmente devido à alta potencialidade reativa de seus constituintes.
Trata-se de uma amostra que apresenta mineralogia de dois tipos de rocha,
sedimentar e vulcânica, ambas com grande quantidade de sílica, tanto sob a forma de
quartzo bem cristalizado, quanto disseminada na mesóstase (quartzo
microcristalino).
(b) Amostra SJ: rocha potencialmente reativa, mas suas expansões foram reduzidas a
ponto de serem mitigadas ao empregar finos de dimensão 0,045 mm, porém com os
finos de dimensão 0,075 mm isso não ocorreu. Acredita-se que na dimensão menor,
independente do percentual empregado, houve um melhor empacotamento
granulométrico.
(c) Amostra MN: a reatividade da se dá pela presença de mesóstase contendo
quartzo, porém os grãos de quartzo presentes possuem dimensão maior. O
emprego de finos reduziu as expansões, porém, não o suficiente para atingir
níveis aceitáveis por norma. O fato da intensidade da reação ser alta, também
pode ter corroborado para que não houvesse mitigação da reação.
(d) Amostra IJ: nesta rocha o menor percentual de material passante na peneira
de dimensão 0,045 mm conseguiu inibir as expansões deletérias. Ocorre que
nos finos com maior dimensão (0,075 mm), aparentemente, não houve
alteração das condições de exposição da sílica presente na mesóstase, ou seja,
o comportamento foi o mesmo daquele observado sem os finos. Ao empregar
um percentual pequeno (10%) de material mais fino (0,045 mm) a quantidade
de sílica disponível foi reduzida e, nessa granulometria, provavelmente, um
menor percentual de material reativo ficou disponível. Ao empregar 20% de
finos da dimensão 0,045 mm, não houve mitigação, ou seja, a quantidade de
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sílica foi suficiente para promover a ocorrência de expansões potencialmente
reativas.
(e) Amostra ER: menores expansões também foram obtidas ao empregar 10% de
finos de 0,045 mm (semelhante à amostra IJ), entretanto, a redução das
expansões não foi suficiente para a mitigação, provavelmente pela presença
de um percentual maior de mesóstase microcristalina (quase o dobro da
amostra IJ).
(f) Amostra CX: a presença de finos de granulometria 0,045 mm no teor de 20%
potencializaram as expansões. Trata-se de um agregado cujas características
petrográficas indicam pouca quantidade de sílica na mesóstase.
(g) Amostra PF: semelhante ao que ocorreu na amostra CX, os resultados
apresentados demonstram que a substituição de parte do agregado pelos
finos foi ineficaz para inibir as expansões, ao contrário, as expansões foram
potencializadas.
(h) Amostra SM: comparativamente às demais amostras, SM possui quartzo bem
cristalizado na matriz, ou seja, sua dimensão maior e, também, melhor
cristalizada que as demais amostras. Isso faz com que as expansões sejam
menores, porém, ainda assim, a amostra classifica-se como potencialmente
álcali-reativa. Nesta amostra os finos de maior dimensão mostraram-se mais
eficientes para reduzir as expansões deletérias.
A fim de correlacionar todos os resultados obtidos na pesquisa, foi plotada a Tabela 11.
No que diz respeito à relação entre expansões, dissolução de sílica e petrografia, chama atenção
o comportamento das amostras CX, PF e SM, que resultaram expansões muito semelhantes no
ensaio acelerado, assim como sua dissolução de sílica. Tal comportamento é justificado pela
mineralogia das amostras, que também é semelhante. SM e PF são riodacitos. Além disso, de
modo geral, foi possível perceber que as amostras contendo argilominerais foram mais
‘sensíveis’ à mitigação pelo emprego de finos de britagem, mais especificamente pelos finos de
menor dimensão (0,045 mm), no menor teor (10%).
Tabela 11: Resumo dos resultados obtidos na pesquisa.
Agregado Litotipo Imagem Feição petrográfica reativa Dissolução de
sílica (mg/L)
Expansão 28 dias (%)
Redução/aumento das expansões 28 dias (%)
0,045 mm 0,075 mm
Teor 10%
Teor 20%
Teor 10%
Teor 20%
AL Basalto
Mesóstase rica em sílica e argilominerais; quartzo.
1,92 0,70 39,20 56,44 15,53 55,68
SJ Basalto
Mesóstase rica em sílica e argilominerais 1,54 0,56 70,10 65,07 3,11 53,83
MN Basalto
Mesóstase rica em sílica. 2,00 0,49 44,05 35,41 28,38 35,95
IJ Basalto
Mesóstase rica em argilominerais 0,41 0,39 61,36 11,19 expandiu 17,63
ER Basalto
Mesóstase rica em argilominerais; calcedônia. 0,42 0,38 36,36 25,52 70,00 10,14
CX Basalto
Mesóstase rica em argilominerais 0,76 0,25 24,73 expandiu 31,18 61,29
TR Basalto
Mesóstase rica em sílica argilominerais; quartzo.
0,07 0,15 - - - -
SM Riodacito
Mesóstase rica em argilominerais; quartzo. 0,90 0,25 31,75 expandiu expandiu 59,97
PF Riodacito
Mesóstase rica em sílica e argilominerais; calcedônia; quartzo.
0,70 0,25 expandiu expandiu expandiu expandiu
Através da análise estatística realizada para avaliar o comportamento dos finos no que diz
respeito à mitigação da RAS, evidenciou que o emprego desse tipo de material, pode ser uma
forma de minimizar os efeitos da reação nas estruturas de concreto. Apontando para um melhor
resultado quando o emprego é feito com grãos de menor dimensão. Esses resultados podem ser
ainda melhores se empregados cimentos contendo adições, para aqueles casos em que mesmo
a quantidade de material pozolânico do cimento não é suficiente para mitigar completamente
a reação, não havendo, assim, a necessidade de incorporar mais adições além daquelas já
existentes no aglomerante.
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UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com o objetivo de avaliar a potencialidade reativa de agregados de origem vulcânica do RS
e a possibilidade de mitigação da RAS através do emprego de finos de britagem, substituindo
parcialmente os agregados, realizou-se uma série de ensaios.
A partir dessas análises, várias conclusões puderam ser percebidas, tanto em função dos
ensaios isoladamente, como da comparação entre eles. Essas conclusões serão descritas a
seguir. Salienta-se que as conclusões aqui apresentadas são válidas apenas para os materiais e
métodos utilizados neste trabalho.
5.1 Conclusões
5.1.1 Potencialidade reativa dos agregados
Através da análise petrográfica das amostras de agregados coletadas para a presente
pesquisa, foi possível verificar que todas são oriundas de rochas de origem vulcânica. A maior
parte das amostras são basaltos – CX, ER, IJ, SJ, MN, TR. As amostras PF e SM são riodacitos. A
análise da amostra AL evidenciou a presença de dois tipos de rocha, sedimentar e vulcânica
(basalto).
Todos os agregados apresentaram feições mineralógicas consideradas potencializadoras da
ocorrência da RAS, principalmente pela presença de mesóstase nos interstícios dos grãos. Em
relação aos basaltos, apesar de se tratar de um tipo de rocha classificada como básica, ou seja,
contendo pouca quantidade de sílica livre, em algumas amostras foi observada a presença de
grãos de quartzo bem cristalizados. Já nas rochas riodacíticas (ácidas) foi observada a presença
de calcedônia.
Avaliando-se isoladamente a potencialidade de dissolução de sílica das amostras não é
possível classificar a reatividade dos agregados através dessa análise, uma vez que ainda não
existem referências para esta classificação pelo método empregado. Entretanto, através dos
resultados obtidos no estudo da dissolução, foi possível constatar que as amostras AL, MN e SJ
apresentaram dissoluções semelhantes e foram as amostras cuja dissolução foi superior,
destacando-se perante as demais. De maneira oposta, a amostra TR apresentou dissolução
muito inferior entre o grupo de rochas avaliadas.
Considerando-se os resultados do ensaio acelerado das barras de argamassa, verificou-se
que somente a amostra TR foi classificada como inócua (expansão de 0,15%). Todas as demais
apresentaram expansões consideradas potencialmente reativas. As amostras com as expansões
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mais intensas dos 30 dias de ensaio foram, em ordem decrescente, AL (0,70%), SJ (0,56%), MN
(0,49%) e IJ (0,39%). Os agregados PF e CX resultaram expansões médias iguais (0,25%).
Analisando-se conjuntamente todos os resultados obtidos para avaliar a potencialidade
reativa dos agregados, foi possível concluir que as amostras com a presença de mesóstase
microcristalina contendo predominantemente sílica em sua composição apresentaram as
maiores dissoluções de sílica e, também, as a maiores expansões no ensaio acelerado das barras
de argamassa (sendo elas AL, MN e SJ). A presença de grãos de quartzo na matriz, caso das
rochas riodacíticas, contribuiu menos para as expansões, pois as amostras contendo esse tipo
de feição mineralógica, comparativamente às demais, resultaram em dissolução de sílica
inferior, bem como expansões menores.
O estudo apontou para a boa correlação entre o ensaio de dissolução de sílica e o ensaio
acelerado de barras de argamassa.
5.1.2 Mitigação da RAS pelos finos de britagem
Analisando-se o índice de atividade pozolânica dos finos de britagem, tanto com cimento,
quanto com cal, verificou-se, como se esperava, que não são materiais que podem desenvolver
reações pozolânicas, ou seja, não são considerados materiais suplementares ao cimento.
Empregando-se os finos em substituição parcial aos agregados, em misturas de argamassa,
produzidas para realização do ensaio acelerado, verificou seu efeito benéfico dos finos, havendo
redução das expansões deletérias decorrentes da RAS e, em alguns casos, inclusive, a mitigação
da reação.
Fazendo-se uma análise estatística dos resultados obtidos com a substituição dos
agregados pelos finos, verificou-se que a origem do material fino, a quantidade e a
granulometria influenciam significativamente para a redução das expansões. Os resultados
mostraram que, na maioria dos casos, os finos com granulometria menor (dimensão inferior a
0,045 mm) são mais eficientes na mitigação das expansões, assim como o maior teor empregado
no estudo (20%), que resultou em expansões inferiores.
5.1.3 Conclusões gerais
O estudo aqui apresentado evidenciou potencialidade reativa da maioria das rochas
vulcânicas do RS. O estudo apontou para correlação entre a reatividade dos agregados pelo
método acelerado em barras de argamassa e a presença de mesóstase intersticial nesses
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agregados. Os agregados mais reativos no ensaio acelerado também foram aqueles cuja
dissolução de sílica foi mais expressiva perante os demais.
O emprego de finos de britagem possibilitou a redução das expansões deletérias
decorrentes da RAS, na maior parte dos casos, quando empregados em substituição parcial aos
agregados. Dentro dos parâmetros estudados nesta pesquisa, a melhor condição de mitigação
é o emprego de finos de dimensão inferior a 0,045 mm no teor de 20%, sendo que essa condição
não é válida para todos os casos, pois é totalmente dependente do tipo de rocha empregada.
5.2 Sugestões para futuras pesquisas
Ao final desse trabalho verificou-se que alguns estudos podem contribuir para elucidar
questionamentos que não puderam ser avaliados durante a presente pesquisa. Assim, pode-se
definir as seguintes sugestões para futuros trabalhos:
- Avaliação da potencialidade reativa de amostras de agregados de origem plutônica,
sedimentar e metamórfica, existentes no RS e em outros pontos do país;
- Avaliação de finos de britagem com granulometrias inferiores às estudadas nesta
pesquisa, com o intuito de entender se a redução da dimensão dos finos reduz ainda
mais as expansões deletérias;
- Análise do comportamento de concretos sujeitos à RAS, substituindo-se os
agregados por finos de britagem;
- Estudo da correlação entre a reatividade de outros agregados e sua correspondente
dissolução de sílica.
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AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
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AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
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AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
91
ANEXO A
Resultados da avaliação da reatividade potencial dos agregados
SJ Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
5 0,01 0,01 0,01 0,01
7 0,08 0,10 0,08 0,09
9 0,13 0,16 0,12 0,14
12 0,19 0,23 0,18 0,20
14 0,25 0,26 0,23 0,25
16 0,30 0,33 0,26 0,30
19 0,31 0,33 0,29 0,31
21 0,34 0,34 0,33 0,34
23 0,40 0,45 0,43 0,43
26 0,48 0,55 0,51 0,51
28 0,50 0,58 0,54 0,54
30 0,51 0,60 0,57 0,56
IJ Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
5 0,15 0,02 0,14 0,10
7 0,17 0,14 0,19 0,17
9 0,23 0,16 0,24 0,21
12 0,26 0,16 0,25 0,22
14 0,30 0,17 0,25 0,24
16 0,33 0,22 0,29 0,28
19 0,39 0,23 0,24 0,29
21 0,53 0,15 0,21 0,29
23 0,30 0,26 0,33 0,30
26 0,40 0,27 0,39 0,36
28 0,42 0,30 0,42 0,38
30 0,43 0,32 0,43 0,39
ER Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
5 0,02 0,07 0,05 0,04
7 0,05 0,12 0,06 0,08
9 0,12 0,15 0,17 0,14
12 0,13 0,19 0,18 0,17
14 0,16 0,22 0,19 0,19
16 0,24 0,24 0,20 0,22
19 0,28 0,32 0,23 0,28
21 0,30 0,32 0,26 0,29
23 0,32 0,34 0,27 0,31
26 0,33 0,34 0,30 0,33
28 0,34 0,36 0,32 0,34
30 0,40 0,37 0,38 0,38
SM Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
4 0,01 0,05 0,02 0,03
7 0,02 0,06 0,06 0,05
9 0,04 0,08 0,07 0,07
11 0,09 0,09 0,10 0,09
14 0,10 0,12 0,13 0,11
16 0,14 0,12 0,14 0,13
18 0,12 0,16 0,14 0,14
21 0,12 0,17 0,14 0,15
23 0,15 0,17 0,14 0,16
25 0,20 0,21 0,15 0,19
28 0,27 0,22 0,17 0,22
30 0,28 0,22 0,25 0,25
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
92
CX Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
3 0,01 0,00 0,02 0,01
4 0,02 0,01 0,07 0,03
9 0,04 0,01 0,08 0,04
11 0,08 0,06 0,12 0,09
14 0,11 0,07 0,19 0,12
16 0,12 0,08 0,20 0,13
18 0,12 0,10 0,20 0,14
21 0,12 0,12 0,22 0,15
23 0,14 0,14 0,22 0,17
25 0,16 0,15 0,23 0,18
28 0,16 0,19 0,26 0,20
30 0,24 0,21 0,30 0,25
AL Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 - 0,00 0,00 0,00
3 - 0,03 0,04 0,04
4 - 0,10 0,08 0,09
7 - 0,16 0,14 0,15
9 - 0,18 0,14 0,16
11 - 0,29 0,28 0,29
14 - 0,44 0,41 0,42
16 - 0,52 0,43 0,48
18 - 0,53 0,47 0,50
21 - 0,56 0,52 0,54
23 - 0,57 0,55 0,56
25 - 0,61 0,64 0,62
28 - 0,64 0,65 0,64
30 - 0,73 0,68 0,70
PF Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
3 0,00 0,02 0,01 0,01
4 0,00 0,04 0,03 0,02
9 0,04 0,04 0,03 0,03
11 0,11 0,06 0,08 0,08
14 0,16 0,12 0,13 0,14
16 0,18 0,16 0,14 0,16
18 0,18 0,17 0,14 0,16
21 0,18 0,19 0,14 0,17
23 0,19 0,19 0,14 0,18
25 0,20 0,19 0,16 0,18
28 0,21 0,21 0,19 0,20
30 0,30 0,23 0,23 0,25
TR Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
5 0,05 0,03 0,00 0,03
7 0,11 0,10 0,03 0,08
9 0,12 0,12 0,05 0,10
12 0,14 0,15 0,10 0,13
14 0,14 0,16 0,10 0,13
16 0,16 0,16 0,10 0,14
19 0,18 0,16 0,10 0,15
21 0,18 0,16 0,10 0,15
23 0,19 0,17 0,10 0,15
26 0,19 0,17 0,10 0,15
28 0,19 0,17 0,10 0,15
30 0,19 0,17 0,10 0,15
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
93
MN Idade (dias)
Expansões médias Expansão final (%)
CP 1 CP 2 CP 3
2 0,00 0,00 0,00 0,00
5 0,03 0,00 0,03 0,02
7 0,10 0,08 0,16 0,12
9 0,22 0,23 0,26 0,24
12 0,36 0,31 0,30 0,32
14 0,36 0,33 0,35 0,35
16 0,37 0,33 0,38 0,36
19 0,37 0,35 0,43 0,38
21 0,44 0,35 0,46 0,42
23 0,44 0,35 0,49 0,43
26 0,44 0,45 0,53 0,47
28 0,45 0,48 0,54 0,49
30 0,45 0,48 0,54 0,49
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
94
ANEXO B
Resultados da avaliação da possibilidade de mitigação da RAS pelos finos de britagem
R = 3,11% R = 53,83%
R = 70,10% R = 65,07%
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
95
Não houve redução R = 17,63%
R = 61,36% R = 11,19%
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
96
R = 70,00% R = 10,14%
R = 36,36% R = 25,52%
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
97
R = 59,97%
R = 31,75%
Não houve redução
Não houve redução
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
98
R = 24,73% Não houve redução
R = 31,18% R = 61,29%
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
99
R = 15,53% R = 55,68%
R = 39,20% R = 56,44%
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
100
Não houve redução Não houve redução
Não houve redução Não houve redução
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
101
R = 28,38% R = 35,95%
R = 44,05% R = 35,41%
AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA
UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa
102
ANEXO C
Resultados dos ensaios de dissolução de sílica:
AMOSTRA
QTD. DE PÓ EM 100ML
DE SOLUÇÃO (g)
VOLUME FILTRADO
(ml)
ABSORVÂNCIA (Y) CONCENTRAÇÃO (mg/L)
1º Ensaio
2º Ensaio
3º Ensaio
MÉDIA 1º
Ensaio 2º
Ensaio 3º
Ensaio MÉDIA
TR 50,2341 69 0,028 0,031 0,033 0,031 0,073 0,076 0,069 0,073
IJ 50,0079 71 0,079 0,072 0,075 0,075 0,405 0,406 0,408 0,406
ER 50,3831 66 0,109 0,110 0,108 0,109 0,669 0,659 0,662 0,663
PF 50,7045 65 0,113 0,112 0,116 0,114 0,702 0,7 0,702 0,701
CX 50,6351 48 0,119 0,127 0,121 0,122 0,758 0,765 0,762 0,762
SM 50,4582 54 0,160 0,135 0,124 0,140 0,895 0,901 0,897 0,898
SJ 50,0160 49 0,228 0,222 0,224 0,225 1,542 1,545 1,537 1,541
AL 50,5466 68 0,272 0,278 0,276 0,275 1,925 1,915 1,919 1,920
MN 50,8012 66 0,290 0,282 0,282 0,285 1,999 1,991 1,994 1,995
CURVA DE CALIBRAÇÃO
CONCENTRAÇÃO ABSORVÂNCIA
0,00 0,000
0,50 0,107
1,50 0,238
2,00 0,278
2,50 0,343
y = 0,1321x + 0,0214R² = 0,9828
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00
AB
SOR
VÂ
NC
IA
CONCENTRAÇÃO
TR
IJ
SM
PF
CX
MN
AL
SJ