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1 COMUNICAÇÃO TÉCNICA Nº 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. Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A - IPT Av. Prof. Almeida Prado, 532 Cidade Universitária ou Caixa Postal 0141 CEP São Paulo SP Brasil CEP Tel /4000 Fax

2 Reação Álcali-Agregado Introdução Eduardo B. Quitete

3 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 Álcalis disponíveis Água

4 Introdução à RAA Meio ultra básico, com OH - e Na +, K + e Ca + Formação de gel silico-alcalino Avidez do gel por H 2 O Aumento considerável de volume Foto: Leal, P. R. M

5 Introdução à RAA Gel Foto: Leal, P. R. M

6 Introdução à RAA Avaliação da microporosidade associada à patologia utilizando fluorsceína Foto: Leal, P. R. M

7 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 Álcalis disponíveis Água

8 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 Apud Fournier B. & Bérubé, M.A

9 Introdução à RAA Reação álcali agregado RAA RAS Reação álcali sílica Reação álcalicarbonato RAC Reação álcali silicato

10 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.

11 Introdução à RAA Ponte Elgeseter em Trondheim, Noruega, construída em Expansões percebidas em 1985 e RAA confirmada em Fonte: Jensen, 2004.

12 Introdução à RAA Fotos: Leal, P. R. M

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14 Introdução à RAA

15 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.

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17 1962!

18 Introdução à RAA

19 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.

20 Introdução à RAA Breve histórico O primeiro trabalho sobre a RAA foi publicado por Stanton em 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?)

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22 ABNT NBR 15577:2008 Agregados Reatividade álcali-agregado

23 ABNT NBR 15577:2008 Parte 1 Análise de risco quanto à possibilidade de ocorrência de manifestações patológicas relativas à reação álcaliagregado. Requisitos para avaliação da reatividade potencial álcaliagregado do agregado. Medidas preventivas para o emprego de agregado em concreto quando este for potencialmente reativo ou quando houver dúvidas quanto a sua reatividade.

24 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% Método de longa duração dos prismas de concreto Expansão em 1 ano < 0,04% Expansão em 1 ano > 0,04% Potencialmente inócuo (Voltar ao fluxograma da Figura 1) Potencialmente reativo (Voltar ao fluxograma da Figura 1) Figura 2 Fluxograma para classificação laboratorial do agregado quanto a RAA

25 Ou 30 dias Versão 2017 Figura 3 Fluxograma da avaliação da eficiência de materiais inibidores da reação

26 ABNT NBR 15577:2008 Parte 2 Amostragem

27 Contato entre o diabásio e o gnaisse encaixante (em baixo, de cor mais clara) em pedreira no município de Jaguariúna, SP.

28 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia Diabásio (polarizadores )

29 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia Diabásio (polarizadores )

30 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia Quartzo microcristalino em granito Foto: Zuquim, M.P.S.

31 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia Quartzo reativo quando apresenta grande área específica, ou seja, considerado reativo quando < 0,15 mm (microgranular ou microcristalino) Quartzo monocristalino em cristais grandes Fotos: Leal, P. R. M Quartzo policristalino, microgranular

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

33 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado Ensaio acelerado em barras de argamassa Solução concentrada de NaOH 80 o C Resultado em 30 dias (+ preparação)

34 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado Fotos: Miranda, A. O.

35 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado 24 h 100 % umidade 24 h H 2 O 80 o C Fotos: Miranda, A. O.

36 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado NaOH 1N 80 o C Fotos: Miranda, A. O.

37 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado

38 ABNT NBR 15577:2008 Parte 5 Mitigação Acelerado barras de argamassa por imersão em NaOH 1N 80 o C 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

39 ABNT NBR 15577:2008 Parte 6 Prisma de concreto Prismas de concreto por pelo menos 1 ano a 38 o 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

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41 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.

42 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 Ibracon)

43 OBRIGADO!

44 Referências Fournier B. & Bérubé, M.A Alkali aggregate reaction in concrete: a review of basic concepts and engineering implications. Can. J. Civ. Eng., 27: Jensen, V Alkali silica reaction damage to Elgeseter Bridge, Trondheim, Norway: a review of construction, research and repair up to Mat; Charact. 53: Rodrigues, E. de P 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.