Reação Álcali-Agregado Histórico e normalização. Eduardo B. Quitete

Transcrição

1 Reação Álcali-Agregado Histórico e normalização Eduardo B. Quitete

2 Introdução à RAA Reação álcali-agregado (RAA): reação química no concreto entre alguns constituintes presentes em certos tipos de agregados e componentes alcalinos (de 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

3 Introdução à RAA Figura 1 Esquema apresentando as feições típicas de fissuras em mapa na superfície e fissuras supparalelas em concreto afetado pela RAS. Fonte: ACI 221.1R Apud Fournier B. & Bérubé, M.A

4 Introdução à RAA Reação álcali agregado Reação álcali sílica Reação álcalicarbonato Reação álcali silicato

5 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.

6 Introdução à RAA Ponte Elgester em Trondheim, Noruega, construída em Expansões percebidas em 1985 e ASR confirmada em 1991 Fonte: Jensen, 2004.

7 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 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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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 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.

11 Introdução à RAA O primeiro trabalho sobre a RAA foi publicado por Stanton em 1940 (Rodrigues, 1994). 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 oeste paulista. 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

12 ABNT NBR 15577:2008 Demandada pela sociedade E agora? Inspirada em norma canadense: CSA A A, Practice to identify degree of alkalireactivity of aggregates and to identify measures to avoid deleterious expansion in concrete Mais de 40 reuniões, com média de 10 participantes por reunião (85 colaboradores)

13 Empresa ABCP ABCP ABESC ABNT/CB-18 CHESF Copel/UFPR ELKEM Embu S/A IPT IPT L.A. Falcão Bauer LACTEC LAFARGE TECNOSIL UFPE CESP DESEK FURNAS FAA LUMANS MACKENZIE USP-POLI Nome Arnaldo Forti Battagin Flavio Munhoz Arcindo Vaquero a Inês Battagin Alberto Jorge Cavalcanti José Marques Filho Claudio K. Amaral Iuri Bueno Eduardo Brandau Quitete Mariana Zuquim Saulo Cesar Alves Eustáquio da Conceição Ferreira Cesar Bertola João Paulo F. Guimarães Tibério Andrade Flávio Moreira Salles Selmo Chapira Kuperman Nicole Pagan Hasparyk Cláudio Sbrighi Neto Luiz Prado Vieira Jr. Simão Priszkulnik Leandro Sanchez

14 ABNT NBR 15577:2008 Parte 1 A Parte 1 da Norma estabelece o procedimento para a realização de análise de risco da estrutura quanto à possibilidade de ocorrência de manifestações patológicas relativas à reação álcali-agregado, prescreve os requisitos para avaliação da reatividade potencial álcali-agregado e recomenda medidas preventivas para o emprego de agregado em concreto quando este for potencialmente reativo ou quando houver dúvidas quanto a sua reatividade.

15 ABNT NBR 15577:2008 Parte 1 Parte 1 15 páginas Quando solicitar ensaios e como interpretar resultados para tomada de decisão e tipo de ação preventiva ( desnecessária, mínima, moderada ou forte ) Figura 1 e Tabela 1 - SEMPRE Tabela 2 e 3 e Figuras 2 e 3 - PREVENÇÃO

16 ABNT NBR 15577:2008 Parte 1 Figura 1 Fluxograma geral para uso de agregados em concretos NBR 15577:2008-1

17 ABNT NBR 15577:2008 Parte 1 Dimensões e condições de exposição dos elementos estruturais de concreto Estruturas provisórias Estruturas ou elementos estruturais correntes Estruturas especiais Não massivo e seco Desnecessária Desnecessária Mínima Não massivo e exposto a umidade ou em contato com água Massivo e seco Desnecessária Moderada Forte Desnecessária Moderada ou forte Forte Massivo e em contato com água Mínima Forte Forte Tabela 1 Classificação da ação preventiva em função do tipo de estrutura ou elemento de concreto e das condições de exposição (sem as notas e os exemplos).

18 ABNT NBR 15577:2008 Parte 1 Figura 1 Fluxograma geral para uso de agregados em concretos NBR 15577:2008-1

19 Desnecessária Mínima Moderada Forte

20 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

21 Desnecessária Mínima Moderada Forte

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24 Ou 30 dias Versão 2016? Figura 3 Fluxograma da avaliação da eficiência de materiais inibidores da reação

25 ABNT NBR 15577:2008 Parte 2 Amostragem

26 Visão geral da pedreira de Jaguariúna, SP.

27 Contato entre o diabásio e o gnaisse encaixante (em baixo, de cor mais clara) em Pedreira de Jaguariúna, SP.

28 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia Diabásio com olivina pouco alterada (polarizadores )

29 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia Diabásio com olivina pouco alterada (polarizadores )

30 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia Quartzo microcristalino em granito

31 ABNT NBR 15577:2008 Parte 3 Petrografia 8 Classificação do agregado quanto à RAA Com base na análise petrográfica da rocha, classificar o agregado quanto à RAA em potencialmente inócuo ou potencialmente reativo. Os limites máximos de fases reativas geralmente adotados para classificar um agregado como potencialmente inócuo são: 5% (quartzo deletério), 3% (calcedônia), 1% (tridimita ou cristobalita), 3% (vidro vulcânico) e 0,5% (opala). Entretanto, com base em sua experiência e nas feições presentes, o petrógrafo pode admitir limites distintos.

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

35 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado

36 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado CP V ARI

37 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado Cimentos brasileiros:

38 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado <

39 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado 24 h H 2 O 80 o C

40 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado NaOH 1N 80 o C

41 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado

42 ABNT NBR 15577:2008 Parte 4 Ensaio acelerado Conforme o item 5.3 da Parte 1: Para expansão menor que 0,19% aos 30 dias, o agregado pode ser considerado potencialmente inócuo para uso em concreto. Caso se deseje a confirmação deste resultado, o ensaio de longa duração dos prismas de concreto (Parte 6) pode ser realizado, prevalecendo o seu resultado. Para expansão maior ou igual a 0,19 % aos 30 dias, o agregado é considerado potencialmente reativo. A Parte 1, no item 5.3 estabelece três alternativas: I - realizar o ensaio de longa duração dos prismas de concreto (Parte 6), cujo resultado prevalece sobre o resultado do ensaio a celerado. II - utilizar mitigação da expansão (Parte 5) III - uso de outro agregado, com o reinício do processo de avaliação.

43 ABNT NBR 15577:2008 Parte 5 Mitigação Acelerado barras de argamassa 14 de 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 (NBR 12653) ou de escória de alto-forno moída ou sílica ativa (NBR 13956). 0,10 % 16 dias

44 ABNT NBR 15577:2008 Parte 5 Mitigação Parte 1 (7.2.2): Se as expansões obtidas forem iguais ou superiores ao limite de 0,10 % aos 16 dias, são necessários novos ensaios de forma a atender a esse limite a partir de novas misturas, podendo-se optar por uma ou mais das alternativas seguintes: utilizar um tipo de cimento Portland apropriado para inibir a reação; incorporar ou aumentar os teores de sílica ativa ou metacaulim na barra de argamassa; trocar o agregado, quando o potencial reativo verificado for muito elevado ou quando não se consegue comprovar a mitigação da reação com o uso de inibidores. A comprovação da mitigação da reação é obtida quando o resultado do ensaio for menor que 0,10 % aos 16 dias.

45 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 Cimento de acordo com NBR 5732 (CP I!) ou NBR 5733 (CP V ARI), além de possuir finura de (4.900 ± 200) cm 2 /g, equivalente alcalino total expresso em Na 2 Oeq (0,658K 2 O+Na 2 O) de (0,90 ± 0,10)%, determinado de acordo e expansão em autoclave inferior a 0,20%.

46 ABNT NBR 15577:2008 Parte 6 Prisma de concreto Graudo? usar miúdo conhecido como inócuo e módulo de finura = 2,7 0,2 Miúdo? O agregado miúdo deve ser ensaiado na granulometria entregue ao laboratório.

47 ABNT NBR 15577:2008 Parte 6 Prisma de concreto Segundo o Guia (Parte 1) Quando as expansões 0,04% em 1 ano o agregado é considerado potencialmente reativo e são necessários novos ensaios de forma a atender a esse limite a partir de novas misturas, podendo-se optar por uma ou mais das alternativas seguintes: utilizar um tipo de cimento Portland apropriado para inibir a reação; incorporar ou alterar teores de sílica ativa ou metacaulim no concreto para moldagem dos prismas; trocar o agregado, quando o potencial reativo verificado for muito elevado ou quando não se consegue comprovar a mitigação da reação com o uso de inibidores. Nestes casos, a mitigação ocorre se < 0,04 % aos 2 anos. NOTA 2-O método de ensaio que avalia a expansão devida à reação álcaliagregado em prismas de concreto pode também ser aplicado na investigação de combinações de agregados miúdos e graúdos para uma aplicação específica de concreto, bem como da combinação com o cimento e eventuais adições, não se dispondo, contudo, de dados estatísticos sobre limites máximos de expansão aceitáveis.

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49 Discussion Some aggregates with minor amounts of reactive constituents may exhibit the symptoms of AAR without producing any damage to the concrete; these are termed as nonreactive aggregates.

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52 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.

53 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)

54 OBRIGADO!

55 Para consultar nome e versão de normas brasileiras e internacionais:

56 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.