A MISTERIOSA REAÇÃO
ÁLCALI-AGREGADO
Conceitos atuais
Prof. Dr. Claudio Sbrighi
IBRACON / CPTI/ IPT
junho/ 2009
ABECE – São Paulo
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OBRA INDUSTRIAL
Aspecto macro da estrutura
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RAA Quebec Canadá
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CONCEITOS ATUAIS
VÁRIAS AMOSTRAS DE AGREGADO
UMA AMOSTRA
VÁRIOS LABORATÓRIOS
VÁRIOS LABORATÓRIOS
RESULTADOS DIFíCEIS DE INTERPRETAR
?
Interesses difusos
?
?
?
?
Mistério
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REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO
 Reações químicas entre os álcalis (sódio e
potássio) do cimento e agregados com
características reativas ( minerais ou texturais)
 Geram produtos sílico-cálcico-alcalinos (géis
expansivos ou cristais)
 Causam fissuração e deslocamentos estruturais
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REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO: HISTÓRICO
 Descritas por Stanton (1940) na Califórnia
 No Brasil os primeiros estudos são da década de
60, época da construção da Barragem de Jupiá
 1985 foi divulgado o primeiro caso de RAA: UHE
Apolônio Sales de Oliveira (Moxotó)
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Historicamente a maior parte das
ocorrências de RAA são verificadas
em barragens mas hoje já há
registros em pontes, pavimentos,
dormentes e edifícios.
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TIPOS DE REAÇÕES ÁLCALI-AGREGADO
 Reação álcali-sílica
 Reação álcali-silicato
 Reação álcali-carbonato
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Condições para a ocorrência da RAA
Agregado
Reativo
RAA
Álcalis
Água
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REATIVIDADE ÁLCALI-AGREGADO
Condições
para
ocorrência
Agregado reativo
Álcalis solúveis (sódio e potássio)
Umidade
Temperatura
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AGREGADOS
REATIVOS
Rochas Milonitizadas
Quartzo Tensionado
TIPOS DE REAÇÃO
Álcali-silicato
Opala
Calcedônia
Cristobalita
Álcali-Silica
Tridimita
Vidros Vulcânicos
Cálcários Dolomíticos
Álcali-Carbonato
Calcários Argilosos
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TIPOS DE
AGREGADOS
REATIVOS
vidro
vulcânico
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TIPOS DE AGREGADOS REATIVOS
Minerais finos
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(A)
(B)
Quartzo não reativo
O grão é uniformente “brilhante” (A) e
totalmente escuro (B) sob microscópio
de luz polarizada quando se gira a platina
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(A)
(B)
Quartzo reativo ou tensionado
exibe extinção ondulante, isto é, áreas claras (A) e
escuras (B) num mesmo grão, quando se rotaciona
a platina do microscópio sob luz polarizada.
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Sílica criptocristalina constituída por
calcedônia reativa
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MECANISMO DA REAÇÃO
Agregado
Álcalis
+
silicoso
do
Gel de silicato
cálcico alcalino
cimento
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MECANISMO DA REAÇÃO ÁLCALI-SÍLICA
 Reação mais rápida
 Álcalis do cimento
+
sílica
Na+ e K+
opala, calcedônia, vidro vulcânico
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MECANISMO DA REAÇÃO ÁLCALI-CARBONATO
 Álcalis do cimento + rochas carbonáticas
compostas por calcita, dolomita e argilominerais
 Não há formação de gel
 Deterioração ocorre em função da decomposição
da dolomita (desdolomitização)
 Os argilominerais parecem ser os responsáveis
pela expansão
É o tipo de reação mais rara no Brasil
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MECANISMO DA REAÇÃO ÁLCALI-SILICATO
 Reação mais lenta que a álcali-sílica
 Álcalis do cimento
+
sílica
Na+ e K+
quartzo, argilominerais
É o tipo de reação mais importante no Brasil
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Gel expansivo nas
bordas do agregado e
preenchendo os poros
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ESTUDOS DE PREVENÇÃO DA
REAÇÃO ÁLCALI - AGREGADO
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ESTUDOS DE PREVENÇÃO DA REAÇÃO
ALCALI – AGREGADO EM LABORATÓRIO
O princípio da prevenção se baseia na
escolha adequada dos constituintes do
concreto (cimentos, agregados e adições) e
de seu traço, através da realização de
ensaios de caracterização e ensaios
específicos de desempenho.
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ESTUDOS DE PREVENÇÃO DA REAÇÃO
ÁLCALI - AGREGADO
AGREGADOS
ENSAIO PETROGRÁFICO ( NBR 15 577- Parte 3/
NBR 7389)
Princípio :
Observação por microscopia e detecção de fases
reativas
Status:
Ensaio de avaliação potencial
Principais fases reativas : Opala, calcedônia, vidro vulcânico, silex,
quartzo com extinção ondulante, silicatos com granulação fina
tridimita, cristobalita, calcários dolomíticos argilosos.
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ENSAIO NBR 15 577 – Parte 4
Princípio:
Variação dimensional de barras de argamassa
utilizando o agregado e cimento padronizado
com alto teor de álcalis e curadas a 80ºC.
Limites:
Máx. 0,19% ( 30 dias )
Status:
Ensaio de curta duração
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NBR 15 577 – Parte 6
Principio : Medição da expansão em prismas de concreto
à temperatura de 38 oC (75 X 75 X 275 mm)
Status : Avaliação potencial
Limite : 0,04% em 1 ano
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OUTROS ENSAIOS MENOS USADOS
(Limitações)
 Método OSIPOV
 Ensaio químico (ASTM C-289 )
 ASTM C-586/Normas canadenses
carbonáticas)
(Rochas
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ROTEIRO DE ESTUDOS DE PREVENÇÃO
DA REAÇÃO ALCALI - AGREGADO
 AGREGADOS
 CIMENTOS
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CIMENTO
Conceitos:
Causador da reação quando contiver álcalis
solúveis e usado com agregado reativo
Conceito antigo:
Eq. Alcalino < 0,6%
Conceito novo:
Máx. 3kg/m3 (álcalis de todos os componentes
do concreto)
Conceito inibidor:
Evita expansão com agregado reativo
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MATERIAIS INIBIDORES
 A hidratação do cimento gera Ca(OH)2 e C-S-H
 Ca(OH)2 é catalisador da reação álcali-agregado
 Escórias, silica ativa e pozolanas reagem com o Ca(OH)2
impedindo a reação
 C-S-H absorve os álcalis
 Expansão não ocorre mesmo com agregados reativos
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MÉTODO NBR 15 577 – Parte 5: ESCOLHA DO
CIMENTO ADEQUADO E OUTRAS AVALIAÇÕES
Princípio:Medir a expansão aos 16 dias
Barras de Argamassa
Agregado reativo
Cimento a ser testado
expansão >0,10%
expansão < 0,10%
80ºC
cimento não inibidor ( não deve ser usado
com agregados reativos)
cimento inibidor (pode ser usado com
agregado reativo)
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ESTUDOS DE DETECÇÃO DA
REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
INVESTIGAÇÕES DE CAMPO
 Observação de fissuração (padrão em mapa)
 Observação de gel exsudado esbranquiçado na superfície
do concreto
 Extração de testemunhos
 Uso de instrumentação
deslocamento da estrutura
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INVESTIGAÇÃO NO LABORATÓRIO
Nos testemunhos de concreto extraídos:
 Análises petrográficas ASTM C-856 (concreto)
 Microscopia estereoscópica
 Microscopia eletrônica de varredura
Feições indicativas
Agregados com fases reativas
Bordas de reação nos agregados
Microfissuração
Gel nos poros
Fissuração radial
Produtos cristalizados
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DIAGNÓSTICO NO LABORATÓRIO DA
REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO EM
CONCRETO POR ANÁLISES
PETROGRÁFICAS E MICROSCÓPICAS
 Macroscópica a olho nu
 Microscópica por meio de microscopia estereoscópica e
óptica de luz transmitida
 Microscopia eletrônica de varredura
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MICROSCOPIA ESTEREOSCÓPICA
Gel expansivo preenchendo poros e no contorno dos agregados
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MICROSCOPIA ESTEREOSCÓPICA
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MICROSCOPIA ESTEREOSCÓPICA
Gel expansivo em concreto
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MICROSCOPIA ÓPTICA DE LUZ TRANSMITIDA
Microfissura em agregados
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MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA
Gel gretado em concreto
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Medidas de Reparo
n
Tratamento com lítio
- mecanismo de ação não totalmente conhecido
n
Confinamento mecânico (gaiolas, cintamento etc.) + injeções estabilizadoras
- resultados essencialmente físicos
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CONCEITOS ATUAIS
ANÁLISE FINAL - NBR 15577/08
GUIA PARA AVALIAÇÃO
•Avaliação crítica dos ensaios históricos
•Exame cuidadoso da frente de lavra do agregado
especialmente quanto a sua homogeneidade
•Coleta de amostras da frente de lavra atual e ensaios
de caracterização quanto a RAA
•Vistoria de obras com idades diferentes produzidas
com o agregado com vários cimentos e submetidas a
condicões de exposição diversas
•Ensaios em argamassa e concreto simulando traços
de concretos correntes
•Parecer/Laudo considerando todos estes aspectos
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