COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Nº 174696

Reação álcali-agregado; introdução

Eduardo Brandau Quitete

Palestra apresentada no Workshop Reações Expansivas no Concreto, 2017, São Paulo.

A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________

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Reação Álcali-Agregado Introdução

Eduardo B. Quitete

Introdução à RAA

Reação álcali-agregado (RAA): reação química no concreto entre

alguns constituintes presentes em certos tipos de agregados e

componentes alcalinos (principalmente Na e K) que estão

dissolvidos na solução dos poros (e fissuras) do concreto. Sua

ocorrência está condicionada à presença simultânea de três fatores:

agregado potencialmente reativo, umidade e álcalis.

Agregado

potencialmente reativo

Água Álcalis disponíveis

Introdução à RAA

Meio ultra básico,

com OH- e Na+, K+

e Ca+

Formação de gel

silico-alcalino

Avidez do gel por

H2O

Aumento

considerável de

volume

Foto: Leal, P. R. M

Introdução à RAA

Gel

Foto: Leal, P. R. M

Introdução à RAA

Avaliação da microporosidade associada à patologia utilizando

fluorsceína Foto: Leal, P. R. M

Introdução à RAA

Reação álcali-agregado (RAA): reação química no concreto entre

alguns constituintes presentes em certos tipos de agregados e

componentes alcalinos (principalmente Na e K) que estão

dissolvidos na solução dos poros (e fissuras) do concreto. Sua

ocorrência está condicionada à presença simultânea de três fatores:

agregado potencialmente reativo, umidade e álcalis.

Agregado

potencialmente reativo

Água Álcalis disponíveis

Introdução à RAA

Figura 1 – Esquema apresentando as feições típicas de “fissuras em mapa” na

superfície e fissuras supparalelas em concreto afetado pela reação álcali-agregado.

Fonte: ACI 221.1R-98 1998 Apud Fournier B. & Bérubé, M.A. 2000.

Introdução à RAA

Reação álcali

agregado

Reação álcali sílica

Reação álcali silicato

Reação álcali-carbonato

RAA

RAS RAC

Introdução à RAA

• A RAA pode ocorrer sem necessariamente afetar

a estrutura.

• Em geral leva anos para ser percebida.

• A RAA é particularmente prejudicial em

estruturas massivas, como barragens e pontes.

• A RAA também ocorre em estruturas menores.

Introdução à RAA

Ponte Elgeseter em Trondheim, Noruega, construída em 1949-1951. Expansões

percebidas em 1985 e RAA confirmada em 1991.

Fonte: Jensen, 2004.

Introdução à RAA

Fotos: Leal, P. R. M

Introdução à RAA

Introdução à RAA

Introdução à RAA

• A RAA pode ocorrer sem necessariamente afetar a

estrutura.

• Em geral leva anos para ser percebida.

• A RAA é particularmente prejudicial em estruturas

massivas, como barragens e pontes.

• A RAA também ocorre em estruturas menores.

• A RAA é estudada no Brasil desde a década de 60,

mas por muito tempo foi considerada como um

problema restrito a barragens.

1962!

Introdução à RAA

Introdução à RAA

• A RAA pode ocorrer sem necessariamente afetar a

estrutura.

• Em geral leva anos para ser percebida.

• A RAA é particularmente prejudicial em estruturas

massivas, como barragens e pontes.

• A RAA também ocorre em estruturas menores.

• A RAA é estudada no Brasil desde a década de 60, mas

por muito tempo foi considerada como um problema

restrito a barragens.

• É muito mais fácil prevenir do que tentar mitigar.

Introdução à RAA – Breve histórico

• O primeiro trabalho sobre a RAA foi publicado por Stanton

em 1940.

• No Brasil, o primeiro estudo sobre a RAA foi realizado no

início da década de 60 por Heraldo Gitahy para a

construção da barragem de Jupiá.

• No começo da década de 80 a RAA voltou a ser

preocupação no Brasil com o diagnóstico da reação na

barragem de Moxotó.

• 20 anos depois, a RAA voltou a ser tema de preocupação

depois dos diversos casos registrados em Recife, em ponte

e fundações de edifícios residenciais e comerciais.

• ABNT NBR 15577:2008 (2017?)

ABNT NBR 15577:2008

Agregados – Reatividade álcali-agregado

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 1

Análise de risco quanto à possibilidade de ocorrência de

manifestações patológicas relativas à reação álcali-

agregado.

Requisitos para avaliação da reatividade potencial álcali-

agregado do agregado.

Medidas preventivas para o emprego de agregado em

concreto quando este for potencialmente reativo ou

quando houver dúvidas quanto a sua reatividade.

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 1

Análise petrográfica

Método acelerado das barras de argamassa

Expansão aos 30 dias 0,19%

Expansão aos 30 dias < 0,19%

Expansão em 1 ano

> 0,04%

Expansão em 1 ano

< 0,04%

Método de longa duração dos prismas de concreto

Potencialmente reativo

(Voltar ao fluxograma da Figura 1)

Potencialmente inócuo (Voltar ao fluxograma da Figura 1)

Figura 2 – Fluxograma para classificação laboratorial do agregado quanto a RAA

Figura 3 – Fluxograma da avaliação da eficiência de materiais inibidores da reação

Ou 30 dias

Versão

2017

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 2 Amostragem

Contato entre o diabásio e o gnaisse encaixante (em baixo, de cor

mais clara) em pedreira no município de Jaguariúna, SP.

Diabásio (polarizadores ┴)

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 3 Petrografia

Diabásio (polarizadores ∕∕)

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 3 Petrografia

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 3 Petrografia

Quartzo microcristalino em granito Foto: Zuquim, M.P.S.

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 3 Petrografia

Quartzo monocristalino

em cristais grandes Quartzo policristalino,

microgranular

Quartzo reativo quando apresenta grande área específica,

ou seja, considerado reativo quando

< 0,15 mm (microgranular ou microcristalino)

Fotos: Leal, P. R. M

Quartzo criptocritalino (calcedônia) recobrindo grãos de quartzo em arenito.

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 4 Ensaio acelerado

Ensaio acelerado em barras de argamassa

• Solução concentrada de NaOH

• 80oC

• Resultado em 30 dias (+ preparação)

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 4 Ensaio acelerado

Fotos: Miranda, A. O.

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 4 Ensaio acelerado

24 h

H2O 80oC

24 h

100 %

umidade

Fotos: Miranda, A. O.

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 4 Ensaio acelerado

NaOH 1N 80oC

Fotos: Miranda, A. O.

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 4 Ensaio acelerado

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 5 Mitigação

Acelerado barras de argamassa por imersão em NaOH 1N 80oC

Quaisquer dos tipos de cimentos portland normalizados

(CP I, CP II, CP III, CP IV ou CP V),

em combinação ou não com adições de materiais pozolânicos

ou de escória de alto-forno moída ou sílica ativa.

< 0,10 % 16 dias

ABNT NBR 15577:2008 – Parte 6 Prisma de concreto

Prismas de concreto por pelo menos 1 ano a 38o C e

> 95 % de umidade.

250 mm x 75 mm x 75 mm

Graúdo? usar miúdo conhecido como inócuo

Miúdo ? usar graúdo conhecido como inócuo

≥ 0,04% em 1 ano o agregado é considerado

potencialmente reativo

Para encerrar:

• “No caso de estrutura em serviço afetada pela reação álcali-agregado, o gestor, atualmente, não dispões de método que resulte na supressão definitiva do fenômeno e de seus efeitos.”

Para encerrar:

• “No caso de estrutura em serviço afetada pela reação álcali-agregado, o gestor, atualmente, não dispões de método que resulte na supressão definitiva do fenômeno e de seus efeitos.”

Porém:

• “...é muito raro que seja necessário demolir uma estrutura devido à reação álcali-agregado.”

(Ollivier & Vichot. Durabilidade do Concreto. Versão em português de 2014 da edição de 2008. Ibracon)

OBRIGADO !

quitete@ipt.br

Referências

• Fournier B. & Bérubé, M.A. 2000. Alkali–aggregate reaction in concrete:

a review of basic concepts and engineering implications. Can. J. Civ.

Eng., 27: 167–191.

• Jensen, V. 2004. Alkali–silica reaction damage to Elgeseter Bridge,

Trondheim, Norway: a review of construction, research and repair up to

2003. Mat; Charact. 53: 155–170.

• Rodrigues, E. de P. 1994. Parâmetros texturais de deformação em

“granitóides” e sua relação com a reação álcali-agregado: Aplicação ao

concreto da Barragem de Pedro Beicht, SP. Tese de Doutoramento

apresentada ao Instituto de Geociências. USP. São Paulo.