DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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1 DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO (CAUSAS QUÍMICAS ATAQUE ÁLCALI/AGREGADO) Profa. Eliana Barreto Monteiro 1 REAÇÕES ENVOLVENDO A FORMAÇÃO DE PRODUTOS EXPANSIVOS Ataque por sulfatos Ataque álcali-agregado Corrosão da armadura do concreto 2 Conceito: São reações químicas que ocorrem entre os íons alcalinos do Cimento Portland ou de outras fontes (álcalis), íons hidroxila e certos constituintes silicosos que podem estar presentes no agregado na presença de umidade. 3 1

2 Conceito: 4 Manifestação Patológica: EXPANSÃO FISSURAÇÃO PERDA DE ADERÊNCIA PERDA DE DURABILIDADE PERDA DE ELASTICIDADE FISSURAÇÃO = SUPERFICIAIS OU PROFUNDAS Causa de deteriorações de estruturas localizadas em ambientes úmidos, tais como barragens, estacas de pontes e estruturas marinhas 5 Álcalis do Cimento: Na 2 O ph Cimento com baixa alcalinidade Cimento com alta alcalinidade Na 2 O Na 2 O A forma de ataque no concreto envolve a quebra da estrutura da sílica por íons hidroxila e adsorção de íons metálicos-alcalinos na superfície recém criada dos produtos da reação 6 2

3 Condições Ambientais Favoráveis a Reação Álcali-Agregado > UMIDADE > TEMPERATURA 7 Fatores que Influenciam o Fenômeno: Conteúdo de álcalis do cimento e consumo de cimento do concreto Contribuição de íons alcalinos de outras fontes (aditivos e penetração da água do mar) Quantidade, tamanho e reatividade aos álcalis presentes no cimento Disponibilidade de umidade junto a estrutura do concreto Temperatura ambiental 8 Tipos de Reações: É a reação química que envolve íons alcalinos e hidroxilas, originários na hidratação do cimento e o agregado, cuja fase mineralógica contenha sílica na forma amorfa. Reação Álcali-Sílica Reação Álcali-Silicato Reação Álcali-Carbonato 9 3

4 Tipos de Reações: Reação Álcali-Sílica Este tipo de reação ocorre entre os álcalis do cimento e os silicatos existentes nos feldspatos, e certas rochas sedimentares, metamórficas e magmáticas. Reação Álcali-Silicato Reação Álcali-Carbonato 10 Tipos de Reações: Reação Álcali-Sílica Reação Álcali-Silicato É a reação que ocorre entre os álcalis do cimento e calcário, havendo formação de brucita Mg(OH) 2 e regeneração de hidróxidos alcalinos, não havendo formação de gel expansivo como na reação álcalisílica. Reação Álcali-Carbonato 11 O que Podemos Fazer para Controlar a Expansão? Em relação ao cimento: Substituir parte do cimento de alta alcalinidade por adições cimentíceas ou pozolânicas Em relação ao agregado: Adoçar o agregado reativo com 25 a 30 % de calcário ou qualquer outro agregado não reativo 12 4

5 Alternativas para Inibir a Reação Álcali-Agregado Relação Água/Cimento baixa; Material Cimentício baixo teor de álcalis; Adição de Pozolanas; Adição de Escória de Alto-Forno; Adição de Cinza de Casca de Arroz. 13 Fonte: PAZINI,

6

7 (SILVA, 2013)

8 HISTÓRICO NO MUNDO THOMAS EDISON STANTON (1940) REAÇÃO QUÍMICA ORIGINADA PELOS HIDRÓXIDOS ALCALINOS LIBERADOS PELO CIMENTO E PELA SÍLICA CONTIDA EM CERTOS AGREGADOS. HANSEN (1944) MECANISMOS DE EXPANSÃO DO GEL: PRESSÃO OSMÓTICA DÉCADAS DE 50 E 60 NENHUM ESTUDO SIGNIFICATIVO. DÉCADAS DE 70, 80, 90 (FREIRE, 2013) BARRAGENS E PONTES INTENSAMENTE AFETADAS. 22 HISTÓRICO NO BRASIL 1960 BARRAGEM DE JUPIÁ - PR USO DE POZOLANA 1988 USINA APOLÔNIO SALES DE OLIVEIRA - BA 1º CASO CONFIRMADO NO BRASIL 1988 BARRAGEM DE JOANES II - BA (FREIRE, 2013) 23 HISTÓRICO EM PERNAMBUCO Barragem de Moxotó Fundação recuperada de forma parcial para não interromper o funcionamento da barragem Barragem de Tapacurá Muitos vazamentos causados pela patologia. Foi recuperada 24 8

9 NORMATIZAÇÃO DA RAA NORMAS DE PREVENÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO NO BRASIL ABNT NBR /2008 (FREIRE, 2013) 25 PREVENÇÃO DA RAA ABECE - PLANO DE VISTORIA DE EDIFICAÇÕES (2005) 1. PARA EDIFÍCIOS COM MAIS DE 10 ANOS INSPEÇÃO NOS ELEMENTOS DE FUNDAÇÃO (SAPATAS OU BLOCOS) AMOSTRAGEM NO MÍNIMO DE 30%. 2. A FUNDAÇÃO DEVERÁ SER INVESTIGADA SEMPRE QUE HOUVER INDICADORES TRINCAS E MANIFESTAÇÕES TÍPICAS DE RECALQUES; 3. É OBRIGATÓRIA A INSPEÇÃO DE PILARES QUE TENHAM TUBULAÇÕES ANEXADAS E JUNTOS ÀS CAIXAS DE PASSAGEM; 4. VERIFICAÇÃO DAS LOCALIZAÇÕES DO SISTEMA DE FOSSA, FILTRO E RESERVATÓRIO INFERIOR E O NÍVEL DO LENÇOL FREÁTICO. (FREIRE, 2013) 26 Movimentação do gel de silício do agregado para as regiões microfissuradas Aumento das microfissuras pelo acúmulo do gel Aparecimento de fissuras na superfície do concreto em forma de rede Aumento do volume dos elementos do concreto Perda de resistência devido a desagregação do concreto 27 9

10 DETECÇÃO DA RAA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO Detecção no campo Fissuração Expansão Desplacamentos Avaliação através da impregnação de produtos Detecção no laboratório Análise visual Análise por microscopia Fonte: Kuperman, Métodos de Investigação Análise Petrográfica; Método das Barras; Método dos Prismas de Concreto; Método dos Prismas de Concreto Acelerado 29 Análise Petrográfica Análise Petrográfica Realizada de acordo com NBR (2008) Realizado ao microscópio estereoscópico, complementado ao óptico Analisada a granulação, textura, estrutura, estado de alteração, mineralogia, deformação, tipo, classificação petrográfica, reatividade potencial das rochas Fonte: Cavalcante, 2009 Figura 1- Microscópio óptico. INFORMAÇÕES QUALITATIVAS DOS MINERAIS E DA NATUREZA 30 DOS AGREGADOS. 10

11 Análise Petrográfica Fonte: Kuperman, 2005 Microscópio eletrónico de varredura MEV 31 Método das Barras Aparelho usado na verificação da variação da dimensão da barra. Método das barras 32 Método das Barras Fonte: Cavalcante,

12 Método dos Prismas de Concreto ASTM C 1293 e CSA A A (Método das barras de concreto) Prismas concreto 75 x 75 x 285 mm sobre água 38 o C Expansão após 1 ano 0,04% = reativo 1. Mais realista. 2. Ensaio lento (1 ano). 3. Depende muito das condições de armazenamento. Kuperman, Método dos Prismas do Concreto FONTE: REVISTA IBRACON, No Método dos Prismas de Concreto (ACELERADO) Não é ainda normalizado (ABCPT) Prismas concreto 75 x 75 x 285 mm sobre água 38 o C Expansão após 28 dias 0,04% = reativo 1. Mais realista. 2. Ensaio rápido (1 mês). 3. Depende muito das condições de armazenamento. Sanchez,

13 AÇÕES RETARDADORAS Impedimento de entrada de umidade com tratamentos superficiais: membranas, selantes, impregnantes, penetrantes Reforços e intervenções estruturais: restrições à expansão (protensão, confinamento), liberação das deformações (cortes de juntas e de seções) Demolição e reconstrução total ou parcial Fonte: Kuperman, Dúvidas Grau de comprometimento da estabilidade da edificação? Velocidade de expansão? As pressões nos blocos chegam realmente a 8 MPa? Eficácia e durabilidade das recuperações? Há algum registro de estacas de fundação atacadas pela RAA? 38 Importante (FREIRE, 2013) Não se tem registro de colapso repentino em estruturas de concreto armado devido exclusivamente à RAA. O trabalho de recuperação de peças afetadas por esta manifestação patológica ainda demanda muitos custos. A RAA ainda não é completamente entendida no meio científico. Só existe formas de prevenção por algum tempo, mitigando seus efeitos e não eliminando completamente a possibilidade da sua ocorrência. 13

14 14

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