Palavras-chave: Reação álcali agregado; blocos de fundação; agregado.

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1 REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO E SEUS EFEITOS NA CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS Renilda Batista da Silva Lima 1 Antonio Sergio Ramos da Silva 2 Fernanda Nepomuceno Costa 3 RESUMO: Neste artigo constam as definições e tipos de reação álcali agregado. Apresenta também alguns casos de obras com manifestações patológicas de reação álcali agregado no Brasil e mundo, em especial na região metropolitana de Recife. São apresentados ainda, alguns ensaios para avaliação da potencialidade reativa dos agregados da região metropolitana de Salvador, além de apresentar a norma brasileira e os métodos de investigação e mitigação desse tipo de patologia. Palavras-chave: Reação álcali agregado; blocos de fundação; agregado. 1 INTRODUÇÃO A reação álcali-agregado (RAA) é um fenômeno que ocorre no concreto endurecido e que se desenvolve devido à combinação de três agentes: álcalis do cimento, agregado reativo ou potencialmente reativo e a presença constante de umidade. Essa combinação causa danos de grandes proporções e às vezes irreversíveis, geralmente, em obras de grande volume de concreto, tais como barragens, blocos de fundação, pavimentação de estradas, aeroportos, cais e pontes. No mundo, em aproximadamente 35 países, existem diversas obras com estruturas de concreto afetadas por reação álcali agregado (FIGUEROA & ANDRADE, 2007). Com as diversas ocorrências estudadas e investigadas em todo mundo, vários fóruns e congressos foram realizados para discutir o assunto, com o objetivo de definir causas, saber como ocorre o processo de deterioração e quais as medidas mitigadoras, além de outros fatores importantes relacionados a este tipo de problema no concreto, propiciando a criação de regulamentos específicos e normas técnicas em vários países, tais como: Guide to the Evaluation and Management of Concrete Structures Affected by Alkali-Aggregate Reaction, no Canadá; State of the Art Report on Alkali-Aggregate Reactivity (ACI), nos Estados Unidos; Strutural effects 1 Concluinte do Curso de Engenharia Civil - Universidade Católica do Salvador. renilda.batista@terra.com.br Autora. 2 Mestre Engenharia Ambiental e Urbana e Professor da disciplina de Materiais de Construção II da Universidade Católica do Salvador. asrsilva@gmail.com Orientador. 3 Mestre em Construção Civil; Professora da disciplina de Materiais de Construção II aula prática - da Universidade Católica do Salvador e do curso técnico em construção civil do SENAI. ferengcivil@yahoo.com.br Co-orientadora.

2 of alkali-silica reaction- Technical guidance on the appraisal of existing structures, na Inglaterra; NBR Agregados Reatividade álcali-agregado, no Brasil. Antigamente, quando se falava em reação álcali-agregado, pensava-se em obras de barragens e obras de grande porte. Atualmente as reações podem ser encontradas em diversos tipos de estruturas de concreto, como podem ser constatadas na Região Metropolitana de Recife onde vários estudos mostram que edifícios apresentam manifestações patológicas compatíveis com RAA (FIGUERÔA & ANDRADE, 2007). Para evitar a propagação das reações faz-se necessário a verificação da potencialidade reativa dos agregados, tomando as medidas preventivas no tempo adequado. Com isso, o objetivo deste trabalho é analisar os efeitos da RAA em construções de edifícios e a possibilidade de ocorrência na Região Metropolitana de Salvador, usando para tal resultados de algumas amostras de análises petrográficas e reatividade potencial de agregados graúdos industrializados a partir de amostras provenientes de pedreiras da Região Metropolitana de Salvador. 2 A REAÇÃO E OS SEUS TIPOS. A RAA é uma reação química que se processa, numa argamassa ou concreto, entre os íons hidroxilas (OH - ) associados aos álcalis óxido de sódio (NA 2 O) e óxido de potássio (K 2 O), provenientes do cimento ou de outras fontes, e certos tipos de agregado (FIGUERÔA & ANDRADE, 2008). A reação álcali-agregado é um fenômeno químico que ocorre em determinados minerais potencialmente reativos existentes nos agregados, á presença dos álcalis dos cimentos e a presença de umidade. Em resumo, entende-se por reação álcali-agregado o processo de deterioração do concreto endurecido, provocando assim a formação do gel expansivo (exceto para a reação álcali carbonato) a partir de reação química que ocorre em alguns tipos de agregados reativos ou potencialmente reativos, quando em contato com os álcalis existentes no cimento Portland, Óxido de Sódio(Na 2 O) e Óxidos de Potássio(K 2 O). A proporção da degradação depende da quantidade de álcalis disperso no cimento. A figura 1 demonstra topo de pilar de vertedouro de barragem afetado por RAA. 2

3 Figura 1 - topo de pilar de vertedouro de barragem afetado por RAA. Fonte: Kuperman, 1997 O mecanismo das reações começa por um processo físico, em seguida o processo químico, onde ocorrem diversas reações. Tais processos podem ter diferentes ramos direcionais, a depender das condições favoráveis, como por exemplo: a existência de uma quantidade mínima de álcalis, a presença de água interna e/ou externa bem como a existência de um agregado reativo. Ainda fatores ambientais que podem influir cineticamente no processamento da reação ao longo do tempo. Avaliando-se a grandiosidade das forças devido às expansões provocadas pelo gel higroscópico, causam deformações que vão de diminuição da resistência e fissurações até a destruição total das estruturas afetadas pelas reações (FIGUERÔA & ANDRADE, 2007). 2.1 Tipos de reação álcali-agregado As reações podem ser classificadas em três tipos: Reação álcali-sílica Reação álcali-silicato Reação álcali-carbonato É de fundamental importância conhecer as características dos agregados, com isso, saberá qual o tipo de reação que afetou a estrutura. Para descrever com maior facilidade todo o processo das reações álcali-agregado, é necessário o entendimento das propriedades químicas e físicas dos agregados. 3

4 2.1.1 Reação álcali-sílica A reação álcali-sílica é um tipo de reação que ocorre quando a dissolução dos hidróxidos dos álcalis com a sílica amorfa, presentes em agregados como: opala, calcedônia, cristobalita, tridimita, certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e artificiais, e o quartzo microcristalino/criptocristalino deformado. Em suma, esse tipo de reação ocorre quando a sílica ativa é envolvida pelo hidróxido de cálcio dissolvido a partir dos álcalis dos cimentos Portland, atacando os pontos mais fracos, poros ou superfície dos agregados. Segundo Barbosa e Pires Sobrinho (1997), as propriedades da sílica estão diretamente relacionadas ao grau de subdivisões ou imperfeições na estrutura cristalina passando a assumir um papel importante a superfície específica. Tendo a sílica uma superfície específica baixa, devido à subdivisão da partícula, os ácidos não são perceptíveis, aumentando a fixação do número de moléculas d água. Consequentemente aumenta o número de íons de hidrogênio livres e a reatividade do material Reação álcali-silicato A reação álcali-silicato acontece por um processo semelhante ao da reação álcalisílica, com a diferença de se processar mais lentamente devido ao fato de os minerais reativos estarem mais disseminados na matriz e à presença de quartzo deformado (FIGUERÔA & ANDRADE, 2007). É o tipo de reação mais encontrado no Brasil (FIGUERÔA & ANDRADE, 2007). A maior parte das barragens que apresentam esse tipo de reação no país foi construída com rochas do tipo quartzo - feldspáticas tais como quartzito, granito e gnaisses com ocorrências distribuídas por vasta faixa territorial. Isto justifica a grande ocorrência de reação álcalisilicato (VALDUGA, 2002). O inicio da reação ocorre quando os hidróxidos alcalinos reagem com os silicatos e agrega-se entre a pasta do cimento e o agregado constituindo um gel expansivo, desenvolvido por um ambiente úmido. A reação álcali-silicato pode apresentar-se associada à reação álcali-sílica, devido à presença dos filissilicatos presentes nos agregados, isso pode dificultar o diagnóstico do tipo de reação que a estrutura está sendo submetida, pois as reações álcali-sílica agem mais rápido que a álcali-silicato. Dessa forma, sempre é necessária a análise petrográfica do agregado que será utilizado na confecção de concreto (VALDUGA, 2002). 4

5 2.1.3 Reação álcali-carbonato A reação álcali-carbonato é um tipo de reação que ocorre de maneira diferente das outras apresentadas anteriormente, uma vez que o produto desta reação não forma o gel alcalino e sim é a combinação dos álcalis do cimento com hidróxidos de magnésio, onde ocorre a desdolomização entre os agregados. Com isso o hidróxido alcalino se regenera, resultando no enfraquecimento da zona de transição entre os agregados e a pasta de cimento, provocando fissuras devido à perda de aderência dos materiais (VALDUGA, 2002). Pelo fato de haver a regeneração do hidróxido alcalino no processo da reação álcalicarbonato provavelmente a adição de pozolanas não seja eficaz para controlar a expansão provocada por esse fenômeno já que sempre haverá álcalis para reagir com os agregados potencialmente reativos. Contudo, mesmo sabendo que a adição de pozolanas pode não conduzir a bons resultados, concretos produzidos com escória granulada de alto forno poderão inibir a reação devido à redução de permeabilidade (FONTOURA, 1999). 3 FATORES QUE INFLUENCIAM Á REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO 3.1 Teor de Álcalis do Cimento Acredita-se que se o conteúdo alcalino do cimento for menor que 0,6%, não ocorrem danos provenientes de RAA, independentemente dos agregados reativos (MEHTA & MONTEIRO, 1994). Entretanto, em concretos contendo um consumo muito alto de cimento há possibilidade de ocorrência de danos até para conteúdo de álcalis menor que 0,6%. Investigações na Alemanha e Inglaterra mostram que conteúdo total de álcalis menor que 3 kg/m3 provavelmente não causam danos por RAA (MEHTA & MONTEIRO, 1994). Segundo Paulon (1981) o limite de 0,6% deve ser assumido como um critério insuficiente de segurança contra a RAA. A concentração de álcalis é decisiva para a ocorrência de reação e depende do conteúdo de álcalis do cimento, do suprimento de álcalis das circunvizinhanças e dos consumos de água e cimento do concreto. Ou seja, utilizar como parâmetro os níveis de álcalis constantes no cimento não garante que a estrutura não sofrerá manifestações patológicas da reação álcali-agregado. 5

6 3.2 Agregados Com os agregados alguns fatores são necessários para que sejam reativos a álcalis, como (temperatura e tamanho das partículas), têm-se os silicatos ou minerais de sílica, sílica hidratada (opala) ou amorfa (obsidiana, vidro de sílica), podendo reagir com soluções alcalinas, porém diversas dessas reações são insignificantes. Entre as rochas deletérias reativas a álcalis estão os quartzitos e quartzos fraturados, tensionados e preenchidos por inclusões (METHA & MONTEIRO, 1994). As dimensões das partículas influem no tamanho das reações, se forem pequenas aumentam a expansões, mas se forem muito pequenas da ordem de mícrons, pode ocorrer o inverso. Segundo Paulon (1981), agregados reativos de dimensões muito reduzidas provocam uma reação profunda e total antes que o gel tenha se formado. Grandes quantidades de materiais finos, devido a sua grande superfície específica, provocam redução rápida na concentração de álcalis de tal forma que os agregados maiores não tenham oportunidade de sofrer as reações secundárias que provocam a formação do gel expansivo, conforme figura 2. Figura 2 - Detalhe de reação álcali-agregado: a seta indica a borda de reação circundando o agregado graúdo. Fonte: Figuerôa & Andrade, Umidade e Temperatura Com relação ao elemento água, varias deverão ser as possibilidades de formação do gel. Em primeiro a água pode ser considerada como danosa para o concreto se o nível interno 6

7 de água for em excesso, ou seja, se o fator água/cimento for superior ao necessário para que ocorra o processo de hidratação do concreto, ou se a estrutura tem contato externo direto com água, nível de lençol freático na face dos blocos de fundação. Ou ainda se a umidade relativa do ar for superior a 85% a 20 C, que associada à temperatura podem ter seu nível elevado (FIGUERÔA & ANDRADE, 2007). 4 HISTÓRICO DA RAA 4.1 Ocorrências da RAA no Mundo Através dos percussores (E.A. Stephenson em 1916, J. C. Pearison & G. F. Loughiln em 1923, R. J. Holdem em 1935 e F. M. Lea & C. H. Desch em 1935) é que foi possível obter os primeiros obter os primeiros conhecimentos da formação química do gel provocado pela reação entre os álcalis do cimento associado com os agregados (LESP, 1999). Através de estudos a reação era capaz de formar eflorescências brancas que causavam fissurações semelhantes às observadas nas estruturas afetadas na Califórnia entre os anos 1920 e 1930 (STANTON, 1940). A publicação dos trabalhos de Stanton, Blanks e Meissner, em 1941 sobre a deterioração provocada pela RAA na barragem de Parker Dam, construída em 1934 e 1938, provocou discussões e revolta nas indústrias de cimento, que defendiam o seu produto. Onde a partir daí, apresentaram estudos associados à ação deletéria da reação às estruturas de concreto deterioradas, buscando conhecimento das formas minerais dos agregados que pudessem ser reativas. Segundo Poole (1992), há poucos pesquisadores com conhecimento sobre RAA no Brasil e no mundo. O mais importante é que desde a descoberta da reação vários pesquisadores se interessaram em estudar o assunto contribuindo de forma ímpar no entendimento do processo químico na identificação dos minerais reativos, bem como, nas conseqüências e fatores envolvendo casos reais de estruturas afetadas por essa tipo de patologia (HASPARYK, 2005). Para uma estrutura de concreto armado afetada pela RAA, a sua deterioração pode ocorrer em questão de dias ou após anos ou até em décadas, até que os álcalis do cimento reajam completamente com os agregados. Estima-se um tempo necessário de aproximadamente 5 a 12 anos para isso se desenvolver provocando uma ação deletéria na 7

8 estrutura afetada (POOLE, 1992). Biczok em 1972 apresentou em seu trabalho sobre corrosão e proteção de concreto um caso com fortes expansões e fissurações após sete anos de construção. Para se ter uma noção de quanto tempo é necessário para que o fenômeno de reação álcali-agregado se manifeste dependerá da taxa de álcalis existente no cimento, o tipo do agregado, a umidade e a temperatura. Segundo Priszkulnik (2005), citado na Second International Conference on Alkaliaggregate Reactions in Hydroelectric Plants and Dams, realizada em 1995, o número de obras de concreto mundialmente afetado pelo fenômeno da RAA, tomando por base publicações e relatos feitos por diversos autores ao longo do tempo, conforme mostra a figura Figura 3 Número de estruturas de concreto afetadas pela RAA. Fonte: adaptado de Tibério Andrade. Nota: Outros * correspondem aos países com apenas um caso de estruturas afetadas pela RAA, como é o caso da Argentina, Austrália, Ghana, Ilhas Jersey, Kenya, Moçambique, Nigéria, Suíça e Zâmbia/Zimbawe. Apesar de não ter sito citado por Priszkulnik como dado apresentado na Second International Conference on Alkali-aggregate Reactions in Hydroelectric Plants and Dams (ANDRIOLO, 1997 apud HEIJNEN), ressalta o grande aumento nos números de estruturas afetadas pela reação expansiva na Holanda. Nesse país, em aproximadamente 50 anos houve um aumento de três casos para 35 casos, entre os anos de 1990 e No Japão, onde os primeiros casos registrados de RAA são de 1982, uma publicação de 1989, depois de cinco anos de investigação, descobriu 47 casos em diferentes tipos de 8

9 estruturas e uma ponte em concreto protendido em Tottori foi destruída, após 15 anos de construção. No reino unido, um programa de investigação encontrou em média de 200 estruturas afetadas por RAA, construídas entre 1931 e No Texas, em 1998, uma inspeção em 69 pontes em concreto protendido revelou problemas de RAA e ataque por sulfatos em 56 obras. Também são citados mais de 100 casos de obras com RAA documentados na Argentina (FIGUEIRÔA & ANDRADE, 2007). Já no Brasil houve um aumento considerável de estruturas afetadas pelo fenômeno expansivo, onde passou de três casos registrados para mais de trinta, após os casos de blocos de fundação em diversos edifícios na Região Metropolitana do Recife, estado de Pernambuco. 4.2 Ocorrências da RAA no Brasil No Brasil, o problema da reação só foi conhecido duas décadas após os primeiros registros publicados nos Estados Unidos. Isso ocorreu quando Gitahy e Ruiz, em 1963, atuando no Convênio do IPT Instituto de Pesquisa e Tecnologia, com as Centrais Elétricas de Urubupungá S.A, para construção da barragem de Jupiá, entre os estados de São Paulo e Mato Grosso do Sul, constataram, na composição dos agregados escolhidos para os concretos da barragem, a presença de substâncias sintéticas reativas com os álcalis do cimento, conforme Stanton havia publicado (PRISZKULNIK, 2005). Na construção da barragem de Jupiá, foram utilizadas cinzas volantes adicionadas ao concreto para evitar o processo da reação entre os álcalis e os agregados da região (PRISZKULNIK, 2005). Os três registros de estruturas acometidas pela ação da reação álcali agregado no Brasil foram apresentados em artigos no Second International Conference on Alkaliaggregate Reactions in Hydroelectric Plants and Dams. Essas correspondem às obras de Peti com evidência comprovada da RAA em 1964; Moxotó, evidenciada em 1978; e Billings- Pedra, evidenciada em 1992 (MAGALHÃES & MOURA, 1997; GUERRA et. al., 1997). Embora tenham sido registrados apenas três casos da ocorrência da RAA em barragens e usinas hidroelétricas (UHE), no Brasil sabe-se que os números reais correspondem a dezenas de casos. Durante o Simpósio sobre Reatividade Álcali-Agregado em estruturas de Concreto, realizado na cidade de Goiana/GO, em novembro de 1997, foram apresentados diversos trabalhos, aumentando a estatística de ocorrência da RAA em estruturas de barragem e UHE brasileiras (ANDRIOLO, 1997, 1999). 9

10 4.2.1 Ocorrências de RAA em Recife/PE Após os problemas com os edifícios localizados na Região Metropolitana de Recife, em especifico o Edifício Areia Branca (outubro 2004), especulações feitas por parte de alguns técnicos apontavam o fenômeno da RAA como principal causa do desabamento do Edifício Areia Branca. Essa idéia foi descartada logo após a divulgação do laudo técnico, em agosto de 2005, elaborado pela comissão do CREA-PE. Nesse laudo foram apontados como causa do desabamento falhas decorrentes de vícios construtivos, onde dois pilares próximos ao reservatório inferior não foram executados adequadamente, devido à falta de adensamento, alta porosidade do concreto, elevado fator a/c, além do nível de corrosão das armaduras estarem elevados por causa da umidade excessiva provenientes dos vazamentos do reservatório inferior ao longo do tempo. Com isso ocorreu o efeito dominó, a carga que esses pilares suportavam sobrecarregou os demais, provocando com isso o desmoronamento (NASSAR, TQSNEWS - pag. 3-10). A partir desse fato, a comunidade técnica local iniciou uma investigação de prédios localizados na região. Nessas investigações foram detectados que diversos edifícios apresentavam em alguns blocos de fundação fissurações, que após a retirada de testemunhos e realizados os ensaios específicos de petrográfica, empregando-se Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), e ensaios acelerados, constatou manifestações patológicas provenientes da reação álcali agregado. E como as características ambientais da região favoreceram às manifestações, como: topografia local, proximidade do mar, umidade constante do solo, verificou-se que em um mesmo prédio, alguns blocos de fundação apresentavam problemas e outros não. Ficaram constatados que a composição do concreto tinha importância direta na manifestação da patologia (NASSAR, TQSNEWS - pag. 3-10). Já se tinha notícias e comprovações de casos de barragens e blocos de fundação que apresentavam reações deletérias de álcali agregado, mas como eram considerados casos isolados e com longo espaço de tempo, ficou difícil perceber o problema. Anterior ao fato do Edifício Areia Branca, o Engenheiro e Professor Tibério Andrade havia participado da equipe que analisou e diagnosticou um caso de ração álcali-agregado, na Ponte Paulo Guerra, que liga os bairros do centro de Recife ao Bairro da Boa Viagem, com isso ele fez uma analogia aos testemunhos retirados do prédio vizinho ao Areia Branca, o Edifício Solar da Piedade que apresentou características similares aos testemunhos extraídos na Ponte Paulo Guerra (FIGUEROA & ANDRADE, 2007). Abaixo, na figura 4 e 5, podem 10

11 ser visualizadas fotos de pilares da fundação do Edifício Solar da Piedade que apresenta quadro similar ao do Areia Branca. Figura 4 e 5 - Pescoço do pilar do edifício. Fonte: Andrade, Como se pode visualizar as estruturas estão comprometidas, processo de corrosão avançado, barras de aço flambado e funcionando como pinos. Apesar do colapso do Edifício Areia Banca e o Solar da Piedade não ter ligação direta com RAA, foram constadas em seus blocos de fundação tal manifestação (FIGUEROA & ANDRADE, 2007). Após a apresentação desses casos surgiu à necessidade dos órgãos competentes da região observar o comportamento das estruturas de edifícios na RMR, com o intuito de identificar e alertar os profissionais e a sociedade para os problemas que poderiam ocorrer nas estruturas enterradas dos edifícios da região. A figura 6 e 7, apresentam quadro fissuratório provocado pela RAA, em bloco de sapata de um edifício residencial. 11

12 Figura 6 - Casos de colapso na estrutura por RAA são raros, mas a reação possibilita uma perigosa entrada para outras formas de deterioração da estrutura. Fonte: Andrade, 2007 Figura 7 - Quadro fissuratório em bloco de fundação de edifício de 23 pavimentos: recuperação de estruturas comprometidas por RAA é cara e complexa. Fonte: Andrade, 2007 Vários edifícios na Região Metropolitana de Recife tiveram suas estruturas investigadas e foram constatados aproximadamente 20 casos de reação álcali agregado na região com edifícios de diversas idades. Atualmente, dos casos identificados na RMR, apresentavam características dos agregados similares de acordo a apreciação petrográfica feitas nas amostras de testemunhos extraídos dos edifícios. Existem prédios com 21, 12, 11 e até 3 anos de idade que apresentam quadro fissuratório compatível com reação álcali agregado. Nesse último, segundo Figueroa & Andrade, a amostra retirada de blocos de fundação do edifício, caracterizou o agregado graúdo, no ensaio de petrografia, classificado como um cataclástico, com textura milonítico/cataclástica, contendo quartzo deformado, com extinção ondulante e quartzo microcristalino recristalizado em motar. Nos demais prédios e nas análises realizadas a maioria dos agregados apresentavam em sua composição quartzo deformado, e provinha de granitos (FIGUEROA & ANDRADE, 2007). 5 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DAS RAA. 12

13 Existem diversos métodos de investigação para detectarmos a presença de reação álcali agregados no concreto endurecido, constarão a seguir alguns deles onde poderão ser analisados o que melhor se adéqua e os que têm resposta mais rápida. 5.1 Método Osipov É um método térmico de ensaio mais conhecido como Método Osipov devido aos Eng. Albert Osipov ter criado e desenvolvido no Institute Hydroproject de Moscou. Este método submete os agregados, com dimensões de 20 a 50 mm, a alta temperatura aproximadamente 1000 por 60 segundos. Considera-se que o agregado, caso possua mineralógica reativa, venha desagregar-se quando exposta à temperatura elevada. Havendo fragmentação do agregado, isto seria um indício da potencialidade reativa da rocha analisada (VALDUGA, 2002 apud Furnas, 1997). Entretanto mais isso não determina que se o agregado não desagregar-se ele não poderá ser potencialmente reativo, sendo necessário análises complementares. 5.2 Método Químico É um método que foi desenvolvido entre 1947 e 1952 por Richard Melem, onde foram avaliados 71 agregados, verificando Sílica Dissolvida (Sd) e a redução da alcalinidade (Rc) e passando estes resultados para um gráfico, onde representava o limite entre os materiais deletérios e inócuos. A NBR normatiza esse método. Esses ensaios têm vantagens e desvantagens. A vantagem é a rapidez com que é realizado mas com isso vem a desvantagem devido ao fato de os agregados ficarem expostos as condições de ambiente agressivas por apenas 24 horas, poderá levar a resultados não tão precisos. 5.3 Método das Rochas Carbonáticas Este método é aplicável exclusivamente na verificação de características expansivas de rochas carbonáticas. É um método alternativo, já que a reação deste tipo de rocha não pode ser detectada por outros métodos por constituir um processo de expansão completamente diferente dos outros dois tipos de reação. É normatizado no Brasil como NBR 10340/88. As amostras não são de argamassa e sim testemunhos cilíndricos de rocha de dimensões muito pequenas (9 mm de diâmetro e 35 mm de comprimento). A estocagem da 13

14 amostra consiste em ambiente com solução de NaOH a concentração 1N à temperatura de 23 C. As leituras de expansão são feitas nas idades de 7, 14, 21 e 28 dias, podendo o ensaio ser levado até 1 ano. A NBR 10340/88, porém, não fixa limites de expansão (VALDUGA, 2002). Possui algumas desvantagens que são citadas por VALDUGA apud FONTOURA, 1999: a dificuldade de obtenção de um testemunho que seja bastante representativo da rocha analisada, e a duração do ensaio, que pode ser muito longa. Este ensaio tem uso bastante restrito no Brasil, pois as rochas carbonáticas (contendo proporções de dolomita, calcita e material insolúvel que conduzirão a desdolomitização) não compreendem a principal fonte de fornecimento de agregados no país (VALDUGA, 2002 apud FONTOURA, 1999). 5.4 Microscopia Eletrônica de Varredura A microscopia eletrônica de varredura é uma técnica que vem sendo largamente utilizada na análise da microestrutura de concretos e argamassas, dentre vários outros materiais utilizados na construção civil. São bastante utilizados para análise de produtos de hidratação do cimento e produtos de ataques de agentes agressivos, entre eles os produtos da reação álcali agregado. (VALDUGA, 2002) Não é um método de avaliação de RAA, pois não analisa os agregados diretamente. Esse método avalia estruturas que já possuam as reações desencadeadas. O MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) possui alta resolução e grande profundidade de foco. A amostra é alcançada por um feixe de elétrons e diversas informações podem se fornecidas a partir dos sinais originados. Os elétrons secundários são os mais importantes na formação de imagens e fornecem informações topológicas da amostra. Já os elétrons retroespelhados fornecem informações sobre o número atômico e os raios X identificam e quantificam os elementos presentes no material (VALDUGA, 2002 apud VEIGA et. al., 1997). Segundo Hasparyk (1999), é uma técnica muito útil, pois permite grandes ampliações e com isso a identificação precisa dos produtos da RAA. 5.5 Método de Barras Acelerado ABTN NBR

15 Este método determina, por meio da variação de comprimento de barras de argamassa, a suscetibilidade de um agregado participar da reação expansiva álcali- sílica na presença dos ínos hidroxila associados aos álcalis do cimento (ABNT NBR /08). O método Sul Africano ou NBRI foi inicialmente desenvolvido por Oberfiolster e Davies (1986) em e é um dos métodos mais difundidos e utilizados no mundo todo. Posteriormente foi normatizado corno ASTM C-1260, com pequenas variações. (VALDUGA, 2002) Pela ASTM C-1260, as barras de argamassa são moldadas com urna relação água/cimento fixa de 0,47 e estocadas em imersão em uma solução alcalina de NaOH com concentração 1N e temperatura de 80 C. Isto com o objetivo de simular as "condições péssimas" para submissão do agregado. É chamado de acelerado, pois os resultados podem ser lidos em apenas 16 dias, em comparação ao método de barras que os resultados são apresentados em um ano. Os limites de expansão segundo a ASTM C-1260 são os seguintes: Expansões inferiores a 0,10% aos 16 dias indicam um comportamento inócuo na maior parte dos casos; Expansões superiores a 0,20% aos 16 dias indicam expansão potencialmente deletéria; Expansões entre 0,10% e 0,20% aos 16 dias indicam possibilidade do agregado possuir comportamento tanto inócuo como deletério. Já na NBR as barras são moldadas com os mesmos parâmetros da ASTM C- 1260, sendo que há diferenças quanto ao controle de temperatura ( ) C, e o aquecimento devem ocorrer a partir da temperatura ambiente ( ) C e deve ser realizado em (6+-2)h. 15

16 Figura 8 e 9. Acomodação das barras em recipiente com solução de NaOH 1N; b) em estufa a 80º C. Fonte: Kormann, 2004 E os limites de expansão são medidos a partir de 16 dias e 30 dias, contados a partir da moldagem e pelo menos três leituras intermediarias em cada período, tendo-se o ensaio como resultado final a expansão média das três barras de argamassa no tempo. De acordo o exposto acima, referente à taxa de expansão, como há uma faixa de duvida, onde as expansões entre 0,10% e 0,20 % aos 16 dias de idade podem indicar agregados, tanto com comportamento inócuo, como reativo; neste caso sugere-se levar o ensaio até 30 dias de idade das barras. Além de se obter informações suplementares com confirmação dos minerais reativos e produtos da reação além de informações de campo de uso do agregado em estudo. Na tabela 1 constam informações referenciando os limites de expansão e idade de leituras utilizadas em cada país. Tabela 1. Particularidades do ensaio de reatividade acelerado das barras de argamassa (Hasparyk et. al. apud adaptado a partir de GRATTAN-BELLEW, 1997). Limite de Expansão (%) Idade(dia) País 0,11 12 África do Sul 0,10 12 Itália 0, Austrália 0,15 14 Canadá 0,10 14 Estados Unidos 0,15 14 Noruega Nenhum limite proposto 28 Argentina 5.6 Método de Prisma de Concreto ABNT NBR Método de ensaio para avaliar, por meio da variação de comprimento de prismas de concreto, a suscetibilidade de um agregado participar da reação expansiva álcali - sílica (RAS) na presença dos íons hidroxila associados aos álcalis (sódio e potássio), fazendo-se uso de um cimento-padrão, com adição suplementar de hidróxido de sódio (ABNT. NBR ,2008, p.1). 16

17 É um método de ensaio de longa duração que representa melhor às condições para avaliação da reação álcali agregados, pois utiliza prisma de concreto e não argamassa como no método acelerado. A solução NaOH é adicionada na água de amassamento aumentando a concentração dos álcalis da mistura, respeitando o limite especificado. Além dos prismas permanecerem saturados a uma temperatura de 38 C, em recipientes especiais, os corpos de prova não podem ter contato direto com a água nem paredes do recipiente. As expansões são limitadas por uma taxa de 0,04%, ou seja, para expansões inferiores a 0,04% os agregados são considerados inócuo. 5.7 Análise Petrográfica Definição De acordo a NBR 7389, análise petrográfica é um estudo macroscópico dos materiais naturais, e identificando seus elementos constituintes e propriedades, visando a sua utilização. Os métodos empregados para caracterização do concreto correspondem: ASTM C Standard Practice for Petrografic Examination of Hardened Concrete; NBR 7389/92 Apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização como agregado para concreto. NBR /08 Apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização como agregado para concreto Importância As análises petrográficas nos permitem o conhecimento dos agregados graúdos e miúdos, porém sua validade da análise dependerá da escala de representatividade das amostras examinadas, sua abrangência e exatidão de informação fornecida pelo petrográfo, e pode requerer técnicas complementares, como: análise por difração de raio X, análise termodiferencial (ATD), espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura(mev) e análise de raio-x por energia dispersiva (EDX) (ABNT. NBR ,2008, p3). 5.8 Demonstrações das Analises Coletadas na RMS 17

18 Face os diversos problemas ocorridos em Recife, são importantes as verificações dos agregados potencialmente reativos de cada região. Com o crescimento do pólo das construções, a realização desses ensaios é imprescindível para que se possa ter a certeza de que a edificação não sofrerá com esse tipo de patologia. Como os agregados graúdos utilizados pelo setor da construção civil na Cidade de Salvador são extraídos em pedreiras localizadas na mesma faixa geológica, foram levantados alguns dados de ensaios de caracterização de agregados graúdos e miúdos e método acelerado de barras de argamassa utilizando o cimento-padrão de acordo a norma ASTM C Conforme gráfico abaixo serão apresentados 04 amostras de agregado graúdo (brita 19 mm). Representação Método Acelerado de Barras de Argamassa Expansão (%) 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Reativo Potencialmente Reativo Inócuo Idade de Cura (dia) amostra 1 amostra 2 amostra 3 amostra 4 Figura 10 Representação dos ensaios de métodos acelerado de barras de argamassa, agregados da região metropolitana de Salvador. Fonte: Autor, 2009 Nesses ensaios verifica-se que dos agregados ensaiados, todos apresentam características reativa ou potencialmente reativa. Os agregados utilizados foram analisados petrograficamente, e constam de granulito ou granófiro e quartzo deformando provenientes de rochas ígneas ou metamórficas, característica da região. (CONCRETA, 2009). Em vista disto, os profissionais da área de projeto, mesmo sem o conhecimento aprofundado sobre o fenômeno, podem indicar situações onde se requer atenção quanto à 18

19 possibilidade de RAA. (adaptado BATTAGIN, 2008). Como pode ser verificado na figura abaixo, na classificação de risco das estruturas de desenvolvimento da reação segundo ABNT NBR , 2008 adaptado por BATTAGIN (2008). Figura 11 Classificação da ação preventiva quanto à RAA. Fonte: Battagin,2008. A norma brasileira tem por objetivo apresentar maneiras do como identificar e classificar as estruturas com potencial de desenvolver a reação, na fase de projeto, possibilitando tomar ações preventivas quando necessário. Diferente da norma Canadense que se empenha em classificar a potencialidade reativa dos agregados, as medidas de mitigação se baseiam em três fatores: quantidade de álcalis disponíveis no sistema, capacidade da matriz cimentícia em combinar os álcalis ou troca do agregado reativo por um de comportamento inócuo. 19

20 As medidas mitigadoras da norma brasileira visam classificar quanto ao risco de ocorrência de RAA, como apresentado na figura acima, determinando assim o grau de intensidade das mitigações. Definindo com isso se a escolha do cimento com adições ativas são suficientes para prevenir afeitos danosos da reação. Nas ações preventivas de mínima intensidade podem ser utilizadas: cimentos CPII-E, CPII-Z (ABNT NBR 11578), CP III (ABNT NBR 5735) E CP IV (ABNT NBR 5736). Quando as ações preventivas forem de moderada intensidade terão que ser utilizadas: os cimentos de alto forno CP III com pelo menos 60% de escória ou cimento pozolânico, com no mínimo 30 % de pozolana. Mas para isso são consideradas as obras de concreto que não contenham elementos maciços, não estejam em presença constante com água, dispensando-se a realização de ensaios comprobatórios da mitigação (adaptado de BATTAGIN, 2008). No entanto, a presença de escória de alto forno e materiais pozolânicos em alguns tipos de cimento não significam garantia de mitigação a RAA, pois dependerá também do teor em que a adição está presente, do grau de reatividade do agregado e do teor total de álcalis do concreto. (MUNHOZ, 2008). Para as demais intensidade é indispensável à realização dos ensaios, para comprovar a potencialidade reativa do agregado e a mitigação da reação pelo uso de materiais inibidores. Como os cimentos com adições não são comercializados em todo o País, devido à disponibilidade de escória e pozolanas, outras medidas deverão ser tomadas, como adição de cinzas volantes, metacaulim e sílica ativa, além de apresentar respostas positivas quanto à mitigação, suas adições podem variar de 10 a 20%. Deverão ser realizados ensaios para a determinação das porcentagens de adições conforme agregado a ser utilizado na mistura. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Apesar da Reação Álcali Agregado - RAA não provocar efeitos destrutivos a estrutura, a sua presença poderá desencadear outros tipos de agressões químicas como os ataques por íons cloreto e sulfato, dióxido de carbono, ataques de ácidos, que poderão levar a estrutura ao colapso. Com a crescente ocorrência de novos casos de prédios residências e comerciais afetadas por esse fenômeno, na região Metropolitana de Recife, onde a equipe técnica local fazem estudos e identificam tais estruturas, faz-se pertinente incentivar os profissionais do 20

21 ramo a promover soluções corretivas e preventivas às manifestações patológicas relacionadas à Reação Álcali Agregado. Houve dificuldades na obtenção de resultados dos ensaios relativos às análises petrográficas das pedreiras e usinas de concreto, localizadas na Região Metropolitana de Salvador. Foram feitas visitas no SINDIBRITAS - Sindicato da Indústria de Pedra Britada do Estado da Bahia, para verificar se o mesmo possuía essas análises e a resposta foi negativa. Com isso a pesquisa ficou limitada às análises fornecidas pela Concreta Engenharia. Das amostras submetidas à análise petrográfica foram observados feições da reação álcali agregado, indicando que os agregados têm um comportamento reativo, porém não são suficientes para caracterizar todos os agregados da região. Seriam necessárias amostragens amplas de todas as jazidas fornecedoras de agregados graúdos e miúdos da Região Metropolitana de Salvador, a fim de confirmar esse resultado. A pesar de ser necessário ampliar tais estudos, desperta a curiosidade de estender os trabalhos a fim de mapear tais materiais, fazendo com que a norma técnica NBR seja aplicada e avaliada na fase de projeto dos novos empreendimentos. Com essa pesquisa podemos observamos que, quando projetamos e construímos precisamos avaliar todos os aspectos que possam interferir ou ocasionar problemas construtivos, acercando-se de medidas preventivas e controle executivo e na maioria das vezes soluções simples podem evitar grandes transtornos após a concretização do projeto. 7 AGRADECIMENTOS A autora agradece a Antonio Sergio Ramos da Silva (orientador) e Fernanda Nepomuceno Costa (co-orientadora) pelo apoio na construção deste artigo e a Concreta por possibilitar a consulta de normas e artigos técnicos para a elaboração da pesquisa. 21

22 8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NBR 5736:. NBR 7389: Apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização como agregado em concreto. Rio de Janeiro: ABNT, NBR 7211: Agregados para concreto Especificação. Rio de Janeiro: ABNT, NBR 9774/87: Agregados Verificação da reatividade potencial pelo método químico. Rio de Janeiro: ABNT, NBR 10340/88: Agregados Avaliação da reatividade potencial das rochas carbonáticas com os álcalis do cimento. Rio de Janeiro: ABNT, NBR NBR 15577/08: Agregados Reatividade álcali-agregado. Parte 1 á parte 6. Rio de Janeiro: ABNT, AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM C.856: Standard practice for petrographic examination of hardened concrete. West Conshohocken, ASTM C.1260: Standard test method for potential alkali reactivity of aggregates (mortar-bar method). West Conshohocken, ANDRIOLO, F. R. Observações de Estruturas de Concreto: Validade Quanto a Ocorrência da Reação Álcali-Agregado. Simpósio Sobre Reatividade Álcali- agregado em Estrutura de Concreto. Anais. Comitê Brasileiro de Barragens, Furnas Centrais Elétricas. Goiânia, 1997, p ANDRIOLO, F. R. Proposição para Conservação de Estruturas Afetadas pela Reação Álcali-Sílica. Simpósio Sobre Reatividade Álcali-Agregado em Estrutura de Concreto. Anais. Comitê Brasileiro de Barragens, Furnas Centrais Elétricas. Goiânia, 1997, p ANDRIOLO, F. R. Reação Álcali-Agregado: Observação de Âmbito Internacional. Simpósio Sobre Reatividade Álcali-Agregado em Estrutura de Concreto. Anais. Comitê Brasileiro de Barragens, Furnas Centrais Elétricas. Goiânia, 1997, p ANDRIOLO, F. R. Simpósio Sobre Reatividade Álcali-Agregado em Estrutura de Concreto. Relatório Final Panorama Brasileiro e Relato Técnico do Simpósio. Comitê Brasileiro de Barragens, Furnas Centrais Elétricas. Goiânia,

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