Técnicas de Inspeção e Patologia - dcc.ufpr.br · nbr 15577-4/08 As barras de argamassa (2,5 x...

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Técnicas de Inspeção e Patologia

TC 034 Materiais de Construção III

José Marques Filho

José Marques Filho

REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

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José Marques Filho

Reação Álcali-Agregado (RAA)

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AGREGADOS INERTES?

Muitos minerais são instáveis em ambiente alcalino.

REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO (RAA)

Reação química que ocorre entre íons alcalinos presentes no

concreto e alguns minerais reativos.

A reação gera produtos expansivos (gel) capazes de

microfissurar o concreto, causando a perda de elasticidade,

resistência mecânica e durabilidade (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

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JUSTIFICATIVAS

De acordo com Hasparyk (2005), após a instalação da RAA em

uma estrutura de concreto, não se conhece uma medida eficiente e

ao mesmo tempo econômica para combatê-la.

Apesar dos vários estudos desenvolvidos mundialmente, ainda

não foi definido um método rápido e eficaz para avaliar esta reação

RAA (Tiecher, 2006) . Portanto, o conhecimento dos métodos

investigativos mais empregados é imprescindível para a realização

de investigação e diagnóstico da RAA.

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Mecanismo do Processo de Reação

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Fonte: Ferraris (2000) apud Valduga (2002)

Sintomas: • fissuras em forma de

mapa;

• descoloração do concreto;

• deslocamentos estruturais;

• exsudação de gel sílico-alcalino.

(Paulon, 1981)

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Tipos de RAA

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O:

• Reação álcali-sílica (RAS): reação que participam a sílica reativa dos agregados e os álcalis, na presença do hidróxido de cálcio originado pela hidratação do cimento, formando um gel expansivo (NBR 15577-1/2008).

• Reação álcali-silicato (RAS): é um tipo específico de reação álcali-sílica em que participam os álcalis e alguns tipos de silicatos presentes em certas rochas (NBR 15577-1/2008).

• Reação álcali-carbonato (RAC): reação em que participam os álcalis e

agregados rochosos carbonáticos, não há formação de gel expansivo e a deterioração do concreto ocorre devida à desdolomitização da rocha e o consequente enfraquecimento da ligação pasta-agregado.

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Fatores Relevantes

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PRINCIPAIS FATORES INTERVENIENTES :

• Teor de álcalis: consumo e equivalente alcalino do cimento, agregados contaminados, fontes externas e aditivos;

• Agregados: composição granulométrica e características mineralógicas (teor de agregados reativos);

• Umidade: requisito para expansão, favorece a migração dos íons alcalinos;

• Temperatura : catalisador;

• Tensões no concreto: retarda a fissuração e reduz a expansão em direção ao carregamento;

• Tempo.


INSPEÇÃO VISUAL “IN LOCO” É o primeiro passo para a investigação de estruturas de concreto afetadas pela RAA. Quando há indícios da ocorrência da RAA, é necessário a realização uma inspeção in situ e a extração de testemunhos de concreto para ensaios laboratoriais (ALVES et. al., 1997). Verifica-se todas as manifestações patológicas visualizáveis, buscando correlacioná-las com os sintomas característicos da RAA.

MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA


Métodos de Investigação


INSPEÇÃO VISUAL EM TESTEMUNHOS DE CONCRETO – MÉTODO IDC

• Índice de Deterioração do Concreto (IDC) Avalia a deterioração de

concretos afetados pela RAA.

• O índice IDC é determinado sobre a superfície polida de testemunhos de concreto, preparadas a partir de cortes longitudinais.

• O IDC é obtido pela marcação de um quadrado de lado igual a 150 mm e Em seguida as amostras são analisadas ao microscópio

estereoscópico atribuindo-se pesos para cada defeito identificado

Após soma-se os pesos, obtendo-se o índice de deterioração (ID).


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ID


ANÁLISE PETROGRÁFICA Pode ser utilizada para rocha e para

concreto

POSSIBILITA:

• Obtenção de informações qualitativas;

• Caracterização mineralógica e textura dos agregados (VIEIRA

& OLIVEIRA, 1997);

• Identificação de fases mineralógicas reconhecidamente

instáveis (VALDUGA 2007);

• Investigação de concretos afetados pela RAA.



Microscópio Óptico de Luz Transmitida

Fotomicrografias de poro com gel

Lâminas delgadas com 30 μm de espessura



MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV) E ESPECTROSCOPIA

DE ENERGIA DISPERSIVA DE RAIOS X (EDS)

POSSIBILITA:

Investigação da morfologia através de produção de imagens com alta

resolução;

Caracterização dos elementos químicos dos produtos da RAA (MARUSIN,

1995).

Identificação precisa dos produtos da RAA, auxiliando no diagnóstico do

concreto afetado.



(a) imagem e espectro de superfície de fratura, região da argamassa (ampliação 412 X)

(b) percentual atômico



DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX)

POSSIBILITA:

determinação das fases cristalinas presentes nos materiais, ela é

utilizada para obtenção de informações sobre a estrutura, composição e

estado de materiais (DAL MOLIN, 2007).

caracteriza a presença de silicatos amorfos, confirmando a presença de

géis de RAA.



MÉTODO ACELERADO DE BARRAS DE ARGAMASSA

Submissão de barras de argamassa à determinadas condições e medição de

expansões.

NBR 15577-4/08

As barras de argamassa (2,5 x 2,5 x 28,5cm) são moldadas com uma relação

água/cimento (padrão) de 0,47 e colocadas em imersão de solução alcalina

(NaOH, 1N, 80 °C).

As leituras de referência são realizadas aos 16 e 30 dias:

Expansão < 0,19% aos 30 dias → considerado potencialmente inócuo;

Expansão > 0,19% aos 30 dias → considerado potencialmente reativo;



Disposição das barras de

argamassas dentro do tanque com

a solução (NaOH, 1N a 80 °C)

Leitura de expansão em barras de

argamassa



MÉTODO ACELERADO DE BARRAS DE ARGAMASSA

POSSIBILITA:

Determinação do potencial reativo do agregado em análise com objetivo:

1) Preventivo/investigativo: agregado em análise e cimento padrão;

2) Mitigação: agregado reativo, cimentos e adições;

3) Reatividade residual: agregado já em reação e cimento padrão;



0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

0.450

0.500

2 16 30

Exp

an

são

(%

)

Tempo (dias)

MédiaJazida

MédiaBarragem

0,10% Limite 0,19%



MÉTODO DE PRISMAS DE CONCRETO

Submissão de prismas de concreto à determinadas condições e medição

de expansões.

NBR 15577-6/08

Os prismas de concreto (7,5 x 7,5 x 28,5cm) moldados em condições

padronizadas são expostos em ambiente saturado com água à

temperatura de 38 ºC.

Leitura de referência após um anos de ensaio:

Expansão < 0,04% → o agregado é considerado potencialmente inócuo;

Expansão > 0,04% → o agregado é considerado potencialmente reativo;



MÉTODO DE PRISMAS DE CONCRETO

POSSIBILITA:

Determinação do potencial reativo do agregado em análise com

objetivo:

1) Preventivo/investigativo: agregado em análise e agregado

reativo;

2) Mitigação: agregado reativo, combinação de materiais

cimentícios.



DETERMINAÇÃO DE EXPANSÃO RESIDUAL EM TESTUMUNHOS DE

CONCRETO

Metodologias correspondem a adaptações das normas de

determinação da expansão em prismas de concreto e determinação da

expansão em barras de argamassa pelo método acelerado.

POSSIBILITA:

determinação de expansão residual


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VISUALIZAÇÃO RAA

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Patologias em Barragens 28

Reação álcali-agregado

Fissuras Posteriores ao Endurecimento

Poros na argamassa revestido

com produto branco (6,4 X)

Microscopia Ótica

As análises microscópicas petrográficas

do agregado e das barras de argamassa

são obtidas com auxílio do microscópio

estereoscópico (amostra em superfície

plana semi-polida) e complementado por

análise ao microscópio polarizador de

luz transmitida (em lâmina delgada).

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Microscopia Ótica

Poro próximo ao agregado

revestido com produto branco

(16,0 X)

Fissuras Posteriores ao Endurecimento Reação Álcali Agregado

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Microscopia Ótica

Faixa quartzosa (1) no contato entre o mármore (à esquerda) e o calcário (à direita). Cristais de quartzo estirados com extinção

ondulante (2), calcário arenoso (3); lente de quartzo e mármore calcítico (4) com cristais bem desenvolvidos de calcita (5) e quartzo (6).

Imagem ao microscópio ótico; nicóis cruzados; aumento de 25x.

1

2

4

3

5

6


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Microscopia Eletrônica de Varredura

Poro Preenchido com Gel

Gretado Botrioidal

(800 X)

Gel Maciço Gretado no Poro

(450 X)


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Poro com Gel Maciço

Próximo ao Agregado

(280 X)

Poro com Produto na Forma

Rendada

(2.200 X)


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Gel Amorfo no Poro

(2.600 X)

Produto Cristalizado (C)

entre Agregados (A)

(6.900 X)


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(trisulfoaluminato de cálcio)

ETRINGITA DE HIDRATAÇÃO

A etringita é conhecida como o primeiro

hidrato a se formar quando o cimento

entra em contato com a água, sendo um

produto de hidratação normal de ser

encontrado em concretos.

Este produto é responsável pelo

enrijecimento (perda de consistência) e

início da pega (solidificação dada pela

C3A) da pasta.

MEV- 7.000X – cristais aciculares de etringita

C3A (aluminato tricálcico) + CaSO4 (gesso) + H2O => C6AS3H32

Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita Secundária ou Tardia

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reduzir a solubilidade do C3A, caso

contrário as fases aluminatos se

formariam rapidamente endurecendo o

concreto nas primeiras horas, evitando a

praticidade de sua utilização;

Aumenta a solubilidade dos silicatos

(pela presença do SO4), acelerando a

velocidade de hidratação da fase C3S,

que contribui para o final da pega.

Motivo do uso do gesso (regulador de pega):

Retarda pega causada pelo C3A e acelera a pega causada pelo C3S:

Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita

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ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA:

Uma outra possibilidade, de acordo com

Mehta & Monteiro e Neville, é que este

produto (a etringita) possa ser formado

em concretos, já no estado endurecido,

quando do ataque externo por sulfatos

de cálcio que podem estar presentes em

solos ou águas freáticas.


José Marques Filho


ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA:

Segundo Mehta & Monteiro, há uma

concordância geral que as expansões no

concreto relacionadas aos sulfatos são

associadas à formação da etringita e apesar

dos mecanismos de expansão não estarem

bem definidos, acredita-se que esta expansão

possa estar associada ao crescimento de seus

cristais ou à adsorção de água deste produto

em meio alcalino.

Outro produto que também pode ser

formado e causar expansões a partir de um

ataque por sulfatos é a gipsita. Amostra polida - interface/poro


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ETRINGITA SECUNDÁRIA:

MEV - Finas placas de monosulfato de cálcio

Concretos que utilizarem cimentos com

elevados teores de C3A estão sujeitos a

formação de monosulfatos.

Alguns dias após a hidratação do cimento,

acaba o gesso (CaSO4), fazendo com se

processe a reação:

C3A + etringita (fornece S) => monosulfato

(fase instável) C4ASH18


José Marques Filho



MEV - Finas placas de monosulfato de cálcio

Concretos que utilizarem cimentos com

elevados teores de C3A estão sujeitos a

formação de monosulfatos.

Alguns dias após a hidratação do cimento,

acaba o gesso (CaSO4), fazendo com se

processe a reação:

C3A + etringita (fornece S) => monosulfato

(fase instável) C4ASH18


José Marques Filho



O ataque pode ocorrer quando há

formação de monosulfato (cimentos

c/ elevados teores de C3A).

O monosulfato C4ASH18 (fase

instável) em presença de uma fonte

externa à pasta de sulfatos (SO4

--)

=> etringita C6AS3H32


José Marques Filho

UFPR-Universidade Federal do Paraná

COPEL Participações

[email protected]

(41) 3331 4400

Técnicas de Inspeção e Patologia

mailto:[email protected]

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