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CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
REFORÇO ESTRUTURAL, MONOLITIZAÇÃO E
IMPERMEABILIZAÇÃO EM BLOCOS DE
FUNDAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso
Engenharia Civil
Aluno: José Carlos Juvenal da Silva
Orientador: Prof.ª Dra. Eliana Barreto Monteiro
ii
Universidade de Pernambuco
Escola Politécnica de Pernambuco
Graduação em Engenharia Civil
JOSÉ CARLOS JUVENAL DA SILVA
REFORÇO ESTRUTURAL, MONOLITIZAÇÃO E
IMPERMEABILIZAÇÃO EM BLOCOS DE
FUNDAÇÃO
Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do diploma de
Bacharel em Engenharia Civil pela Escola Politécnica de Pernambuco –
Universidade de Pernambuco.
Recife, novembro de 2012.
iii
De acordo
Recife
____/___________/_____
_____________________________________
Prof.ª Dra. Eliana Barreto Monteiro
iv
Dedico este trabalho a minha querida esposa,
meus queridos filhos e pais que sempre
me apoiaram nas minhas decisões.
.
v
Agradecimentos
Agradeço primeiramente a Deus, por ter me dado forças e condições para
chegar até aqui.
A minha esposa e filhos que sempre me incentivaram em momentos difíceis
que passamos juntos, eles sempre estavam do meu lado.
A toda minha família, pelos estímulos e incentivos por acreditar que tudo tem
seu dia para ser finalizado.
A minha orientadora Professora Eliana Barreto Monteiro, ao Eng. Luiz
Fernando Bernhorft e o Eng. Ademar Marques que muito ajudaram e contribuíram
para a conclusão deste trabalho.
A todos aqueles que direta ou indiretamente estavam sempre me dando
forças para prosseguir e não desistir em meio a tantas dificuldades encontradas em
todo o caminho em busca deste resultado.
vi
Resumo
A reação álcali-agregado é uma das manifestações patológicas de maior
grau de deterioração do concreto, principalmente em obras de infra-estrutura,
barragens, pontes e atualmente na fundação de edifícios residenciais na região
metropolitana do Recife.
Diante do exposto, dado ao grande número de obras afetadas pela RAA, o
presente trabalho buscou, através de estudo de caso abordar o procedimento de
execução dos serviços para recuperação, reforço estrutural, monolitização e
impermeabilização dos blocos de coroamento de estacas da fundação de um edifício
residencial situado na Av. Boa Viagem na Cidade de Recife.
Com a recuperação, reforço estrutural, monolitização e a impermeabilização,
esperamos que os blocos de coroamento das estacas de fundação continuem
mantendo a garantia e a segurança da edificação.
vii
Abstract
The alkali-aggregate reaction is one of the pathological
manifestations of a high degree of deterioration of concrete, mainly in
infrastructure works, dams, and currently the foundation of buildings in
Recife downtown.
Above mentioned, it`s give a large number of work affected by the
AAR, this study sought, through case studies, addressing the
implementation procedure to make services for recovery, structural
strengthening, waterproofing blocks crowning in the piles foundation of a
residential building located at Av. Boa Viagem and city of the Recife.
With the recovery, structural reinforcement, unity block and
permeabilization, we expect blocks crowning of foundation piles
continue maintaining the security and safety of the building.
viii
Sumário
1. INTRODUÇÃO................................................................................................... 01
1.1 Justificativa....................................................................................................... 01
1.2 Objetivos........................................................................................................... 02
1.2.1 Objetivo Geral................................................................................................ 02
1.2.2 Objetivos Específicos.................................................................................... 02
2. HISTÓRICO E REFERENCIAL TEÓRICO........................................................ 03
2.1 Casa Navio....................................................................................................... 03
2.2 Edifício Residencial.......................................................................................... 04
2.3 Revisão Bibliografica........................................................................................ 05
2.4 Síntese do ensaio realizado pela ABCP...........................................................
2.4.1 Conclusões do Ensaio da ABCP...................................................................
07
08
2.5 Manifestação Patologica.................................................................................. 09
2.6 Layout dos Blocos de Fundação...................................................................... 12
3. REFORÇO ESTRUTURAL DOS BLOCOS (ESTUDO DE CASO)............... 13
3.1 Serviços executados........................................................................................ 13
3.1.1 Demolição de piso, contrapiso e escavação................................................. 13
3.1.2 Escavação para liberação dos blocos........................................................... 14
3.1.3 Lavagem do blocos....................................................................................... 16
3.1.4 Furação dos blocos...................................................................................... 17
3.1.5 Injeção de epóxi de alta fluidez..................................................................... 17
3.1.6 Apicoamento dos blocos............................................................................... 19
3.1.7 Execução de furos no bloco nos locais indicados no projeto de reforço...... 20
3.1.8 Armação de reforço com aço CA – 50......................................................... 21
3.1.9 Execução de concretagem........................................................................... 22
3.1.10 finalização do reforço bloco e impermeabilização...................................... 23
4. CONCLUSÕES.................................................................................................. 25
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
ix
Índice de Fotos
Foto 01 - Casa Navio........................................................................................ 03
Foto 02 - Edifício Residencial.........................................................................
Foto 03 - Amostra ensaiada do concreto .......................................................
Foto 04 - Concreto no qual se observam microfissuras...............................
04
07
08
Foto 05 - Blocos afetado por RAA..................................................................... 20
Foto 06 - Demolição de piso, contrapiso e escavação...................................... 23
Foto 07 - Bloco com aterro escavado ............................................................. 24
Foto 08 - Cavas dos blocos escoradas.............................................................. 24
Foto 09 - Bloco lavado....................................................................................... 25
Foto 10 - Execução de furos e ancoragem das mangueiras........................... 26
Foto 11 - Injeção de epóxi no bloco................................................................... 27
Foto 12 - Bloco apicoado...................................................................................
Foto 13 - Furação para ancoragem da armação de reforço..............................
Foto 14 - Bloco com armação de reforço..........................................................
29
30
31
Foto 15 - Bloco sendo concretado..................................................................... 32
Foto 16 - Bloco finalizado e impermeabilizado..................................................
33
x
Índice de Figuras
Figura 01 - Reação Álcali-Agregado.............................................................. 10
Figura 02 - Classificação da ação preventiva quanto à RAA........................ 19
Figura 03 - Layout dos blocos........................................................................ . 21
xi
Símbolos e Siglas
Cm – Centímetro
fck – Resistência Característica à Compressão do Concreto
mm – Milímetros
MPa – Mega Pascal
RAA – Reação Álcali - Agregado
ABNT - Associação Brasileira de Normas Tecnicas
NBR - Norma Brasileira
Capítulo 1 - Introdução
__________________________________________________________________
José Carlos Juvenal da Silva 1
1. INTRODUÇÃO
Nota-se desde as mais remotas civilizações existente, uma necessidade
crescente de busca por novas tecnologias, visando a otimização e a expansão do
uso dos materiais.
Na construção civil, esta busca acontece incessantemente e como
consequência desta velocidade, aceitam-se riscos pela falta de conhecimento de
diversos fatores que influenciam o comportamento decorrente do uso de novas
técnicas ou material.
Este conjunto de fatores gera a deterioração estrutural que como
consequência traz fontes para o estudo da patologia das estruturas, que é o campo
da engenharia das construções que estuda as origens, as formas de manifestações,
consequências e mecanismo de ocorrências das falhas e dos sistemas de
degradação das estruturas. (RIPPER e SOUZA, 1996).
Este trabalho aborda o reforço estrutural, monolitização e impermeabilização
em blocos de coroamento de estacas de fundação de uma edificação residencial
mostrando as fases de recuperação da estrutura do bloco da fundação.
1.1 Justificativa
Com o crescimento de casos de reação álcali-agregado (RAA) em obras
residenciais nos últimos anos, é muito importante o aumento nas pesquisas sobre o
assunto, tornando cada vez mais significativo a prevenção em obras novas para que
se possa evitar este tipo de problema.
Todas as soluções usadas até o momento apresentam futuro incerto,
necessitando de um monitoramento constante para verificação de sua eficácia. Um
dos pontos que causa esta incerteza é o fato de ainda não ser possível determinar
todo o potencial e o período de expansão pela RAA.
Além disso, grande parte das obras hoje em dia, já possuem idade
significativa (mais ou menos trinta anos) e apresentam desgaste devido à má
utilização, falhas de projeto ou má execução.
Capítulo 1 - Introdução
__________________________________________________________________
José Carlos Juvenal da Silva 2
A origem dos problemas patológicos está distribuída da seguinte maneira:
40% projeto, 28% execução, 18% materiais, 10% uso e 4% planejamento. Com base
nesses dados , verifica-se a necessidade de um estudo sobre essas causas que são
conhecidas, sua terapia será escolhida, com maior precisão e como consequência
far-se-á a escolha mais econômica o possível. (HELENE, 1992)
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo Geral
O presente trabalho tem como objetivo no estudo de caso demonstrar a
necessidade da recuperação em blocos de coroamento de estacas de fundação,
onde está ocorrendo reação álcali – agregado e descrever a sequencia dos serviços
a serem realizados para recuperar, reforçar, monolitizar e impermeabilizar o bloco de
fundação.
1.2.2 Objetivos Específicos
Fundamentar os procedimentos de recuperação, reforço estrutural,
monolitização e impermeabilização dos blocos da fundação de um edifício
residencial atacados pela reação álcalis-agregado;
Descrever os procedimentos que deu uma sobrevida para os blocos da
fundação que teve sua estrutura recuperada, reforçada, monolitizada e
impermeabilizada.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 3
2. HISTÓRICO E REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 CASA NAVIO
Foto 01 – Casa Navio
Na Avenida Boa Viagem em Recife, Pernambuco, existiu uma curiosa casa no
formato de navio, construída em 1940, a casa pertencia ao empresário Aldemar da
Costa Carvalho com arquitetura semelhante ao navio Queen Elizabeth, com sala de
reunião, quartos, suítes, salão de jogos, cinema, restaurante e até uma cabine de
comando com todos os equipamentos originais de um navio.
A casa virou cartão postal e foi filmada pela Metro Golden Meyer, de
Hollywood, e hospedou diplomatas e até presidentes. Foi demolida em meados de
1981, para dar lugar a construção de um edifício residencial.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 4
2.2 EDÍFÍCIO RESIDENCIAL
Foto 02 – Edifício Residencial
O Edifício Residencial construído onde situava-se a famosa Casa Navio , é
um prédio de 22 andares constituído de dois apartamentos por pavimento somando
um total de 44 apartamentos.
O Edifício Residencial teve sua obra iniciada ainda no ano de 1981 e sua
finalização em 1984, somando hoje um total de 28 anos da sua conclusão.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 5
2.3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.3.1 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
A reação álcali-agregado é uma das manifestações patológicas de maior
grau de deterioração do concreto, principalmente em obras de infra-estrutura,
barragens, pontes.
Os principais fatores que influenciam a reação provêm de processos
químicos, entre alguns dos compostos mineralógicos do agregado com hidróxidos
alcalinos originários do cimento, água de amassamento e agentes externos, os quais
estão dissolvidos na solução dos poros do concreto.
Essa reação, apesar de lenta, conduz a um quadro patológico irreversível,
gera produtos expansivos capazes de microfissurar o concreto, causando a perda de
homogeneidade, de resistência mecânica e de durabilidade.
Apesar de existirem formas eficientes de evitar que a RAA se desenvolva do
ponto de vista preventivo, após a instalação do processo deletério, os danos
causados são irreversíveis e as soluções de recuperação ainda são paliativas.
A reação álcali-agregado (RAA) é a reação química que ocorre internamente
em uma estrutura de concreto entre os hidróxidos alcalinos (provenientes do
cimento, da água de amassamento, de aditivos químicos, de adições pozolânicas,
entre outros.) e alguns tipos de minerais presentes nos agregados. Como resultado
da reação, são formados produtos que na presença de umidade, são capazes de
expandir, gerando fissurações, deslocamentos e podendo levar a um
comprometimento das estruturas de concreto.
A reação álcali-agregado foi estudada inicialmente por Stanton, em 1940, na
Califórnia, quando identificou este processo como sendo uma reação deletéria que
ocorria entre os constituintes do concreto, a sílica do agregado e os álcalis do
cimento, o qual denominou reação álcali-agregado. Segundo Stanton em
constatações experimentais, a reação era capaz de formar eflorescências brancas,
causar expansão e fissurações; Tais fatos puderam ser observados em diversas
estruturas reais afetadas na Califórnia, durante os anos 1920 a 1930 (STANTON,
1940).
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 6
Após a descoberta da RAA, vários autores passaram a estudar os
mecanismos de expansão da RAA, tais como Hansen (1940), Vivian (1952), Van
Aardt e Visser (1977), Dent Glasser e Kataoka (1981), Deng e Tang (1993), Prezzi,
Monteiro e Sposito (1997), Hasparyk (1999) entre outros. Estudos que contribuíram
para o esclarecimento de fatores intervenientes, tais como: o processo químico
envolvido, a identificação dos minerais 5 reativos as conseqüências a partir da
identificação de casos reais de estruturas afetadas por esta patologia.
Segundo Mehta e Monteiro (2008), as expansões e fissurações devidas à
RAA podem comprometer o concreto, resultando em perda de resistência,
elasticidade e durabilidade.
A possibilidade de ocorrência da RAA está condicionada à interação entre a
quantidade de álcalis disponíveis e a potencialidade reativa dos agregados.
Entretanto, segundo Biczok, et al., (1972), influências externas como a umidade e
temperatura são condicionantes importantes do processo deletério.
O tempo necessário para notar indícios da RAA ou danos em uma estrutura
depende de vários fatores, destacando-se o tipo e proporção dos agregados, o teor
de álcalis do cimento, a composição do gel, a temperatura e a umidade, entre outros
fatores (BICZOK,ET AL., 1972).
A RAA pode ser classificada, em função do tipo e mineralogia do agregado
reativo envolvido, de três formas, como: reação álcali-sílica, reação álcali-silicato ou
reação álcali-carbonato (HOBBS, 1988).
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 7
2.4 SÍNTESE DO ENSAIO REALIZADO PELA ABCP
Este relatório apresenta os resultados dos estudos referentes a um corpo de
prova de concreto extraído e enviado pelo interessado com o objetivo de avaliar sua
qualidade e durabilidade, com ênfase na ocorrência de eventuais reações
expansivas.
De um modo geral o concreto apresenta características e aspectos
estruturais e texturais próprias de concretos submetidos a processos normais de
preparação e dosagem, com adensamento e homogeneização adequados.
Na foto 03 temos amostra do concreto no qual se observam bordas de
reação ao redor do agregado graúdo e material esbranquiçado depositado dentro de
um poro. Ampliação 6x.
Foto 03 - Amostra ensaiada do concreto. Ampliação 6x.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 8
Na foto 04 temos detalhe do concreto no qual se observam microfissuras na argamassa preenchidas por um gel que se desenvolvem no contorno dos agregados miúdos - Microscópio de luz transmitida. Ampliação 100x.
Foto 04 - Concreto no qual se observam microfissuras. Ampliação 100x.
2.4.1 CONCLUSÕES DO ENSAIO DA ABCP
A amostra de um modo geral apresenta argamassa de coloração cinza clara.
Os agregados utilizados são do tipo pedra britada e areia natural.
O agregado graúdo possui características texturais que permitem
caracterizá-lo como potencialmente reativo frente aos álcalis do concreto.
Observa-se que o concreto exibe feições típicas da instauração da reação
álcali-agregado do tipo álcali-silicato.
Os agregados exibem bem definidas bordas de reação e ao microscópio
eletrônico pode caracterizar os produtos da reação, materializados principalmente
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 9
por um gel expansivo que está disposto principalmente na interface pasta agregado
ou preenche os poros na argamassa.
2.5 MANIFESTAÇÃO PATOLÓGICA
Em 2005, constatou-se a ocorrência da anomalia em blocos de fundações
em edifícios urbanos na cidade de Recife - PE, em escala inédita para o meio
técnico de todo o mundo.
As principais características eram: baixa profundidade do lençol freático,
presença de fases reativas nos agregados (quartzo com extinção ondulante e
quartzo microgranular) e disponibilidade de álcalis.
Aproximadamente 20 casos de elementos de fundação com reação álcali-
agregado foram descobertos na região metropolitana de Recife com idade entre três
e 30 anos (ANDRADE et al., 2006).
A Reação Álcali-Agregado foi descoberta no EUA na década de 40. No
Brasil até recentemente só se tinha notícias da presença em concreto em massa
(ex: barragens), porém já foi constatada em edificações de menor porte (ex:
fundação de edifícios).
A RAA é uma reação química que se processa, numa argamassa ou
concreto, entre os íons hidroxilas associados aos álcalis óxido de sódio e óxido de
potássio, provenientes do cimento ou de outras fontes e certos tipos de agregado
(FIGUERÔA & ANDRADE, 2008).
Para ocorrência de RAA é necessário o seguinte cenário:
Agregado Reativo;
Umidade ambiente elevada;
Alta concentração de hidróxidos alcalinos nos poros do concreto
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 10
Figura 01 – Reação Álcali-Agregado
Tipos de Reações:
• Reação Álcali-Sílica;
• Reação Álcali-Silicato;
• Reação Álcali-Carbonato;
Reação Álcali-Sílica:
• 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.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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Reação Álcali-Silicato:
• A reação álcali-silicato acontece por um processo semelhante ao da reação
álcali-sílica, 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.
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.
Fonte:Haspararyk, 2005
O produto formado é um “gel” expansivo que ocasiona processos de
fissuração e deslocamentos diferenciais em estruturas de concreto.
Métodos para detectar a RAA:
- Análise Petrográfica;
- Método Químico;
- Método Acelerado de Barras de Argamassa (ABMT);
- Métodos de Prismas de Concreto (CPT);
- Método Acelerado de Prismas de Concreto (ACPT).
A interrupção da RAA e a recuperação da estrutura afetada é difícil e cara:
A prevenção é muito mais fácil
monitoramento periódico
manutenção das estruturas
comprometimento das propriedades do concreto
substituição dos elementos afetados
ABNT NR-7389
Utiliza-se para obter informações qualitativas sobre os minerais e a natureza
do agregado quanto a sua nocividade em relação a RAA, ou seja o agregado
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 12
será investigado pela análise petrográfica para identificar minerais
potencialmente reativos.
As técnicas utilizadas são:
Observações macroscópicas e microscópicas através de microscopia
estereoscópica (luz refletida), microscopia óptica (luz transmitida) e
microscopia eletrônica.
Técnicas analíticas, tais como difração de raios-x e espectroscopia de
infravermelho, usadas para caracterizar a textura e forma ristalina da sílica
nas partículas dos agregados.
Resultados
Com relação ao concreto, a investigação determina a existência da RAA,
através da ocorrência de bordas de reação nos agregados, gel contido nos
poros e microfissuras causadas pela expansão do gel.
Com relação aos agregados, a investigação determina a sua classificação
petrográfica através da descrição mineralógica, identificando os minerais
deletérios textural e estrutural.
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).
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 13
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.
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.
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 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
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 14
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).
Existem alguns métodos para detectar a RAA, entre eles pode-se citar:
- Análise Petrográfica;
- Método Químico;
- Método Acelerado de Barras de Argamassa (ABMT);
- Métodos de Prismas de Concreto (CPT);
- Método Acelerado de Prismas de Concreto (ACPT).
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.
Análises complementares.
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
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
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 15
representava o limite entre os materiais deletérios e inócuos. A NBR 9774-87
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.
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 daamostra 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).
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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José Carlos Juvenal da Silva 16
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
Método de Barras Acelerado – ABTN NBR 15577-04
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
15577-4/08).
O método Sul Africano ou NBRI foi inicialmente desenvolvido por
Oberfiolster e Davies (1986) em 1985-1986 e é um dos métodos mais difundidos e
utilizados no mundo todo. Posteriormente foi normatizado corno ASTM C-1260, com
pequenas variações. (VALDUGA, 2002)
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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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.
Método de Prisma de Concreto – ABNT NBR 15577-06.
“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 15577- 6,2008, p.1).
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.
Análise Petrográfica
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:
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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- ASTM C 856-02 – Standard Practice for Petrografic Examination of Hardened
Concrete;
- NBR 7389/92 – Apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização como
agregado para concreto.
- NBR 15577-3/08 – Apreciação petrográfica de materiais naturais, para utilização
como agregado para concreto.
A interrupção da RAA e a recuperação da estrutura afetada é difícil e
cara:
A prevenção é muito mais fácil
monitoramento periódico
manutenção das estruturas
comprometimento das propriedades do concreto
substituição dos elementos afetados
ABNT NR-7389
Utiliza-se para obter informações qualitativas sobre os minerais e a natureza
do agregado quanto a sua nocividade em relação a RAA, ou seja o agregado
será investigado pela análise petrográfica para identificar minerais
potencialmente reativos.
As técnicas utilizadas são:
Observações macroscópicas e microscópicas através de microscopia
estereoscópica (luz refletida), microscopia óptica (luz transmitida) e
microscopia eletrônica.
Técnicas analíticas, tais como difração de raios-x e espectroscopia de
infravermelho, usadas para caracterizar a textura e forma ristalina da sílica
nas partículas dos agregados.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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Figura 02 – Classificação da ação preventiva quanto à RAA.
Fonte: Battagin,2008.
Resultados
Com relação ao concreto, a investigação determina a existência da RAA,
através da ocorrência de bordas de reação nos agregados, gel contido nos
poros e microfissuras causadas pela expansão do gel.
Com relação aos agregados, a investigação determina a sua classificação
petrográfica através da descrição mineralógica, identificando os minerais deletérios
textural e estrutural.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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No edifício residencial, a reação álcali – agregado (RAA) foi verificada
através do ensaio de analise petrográfica realizado pela ABCP, foi observada que o
concreto exibia feições típicas da instauração da reação álcali-agregado do tipo
álcali-silicato.
A Foto 05, mostra a imagem de um dos blocos da fundação do edifício
residencial afetado pela RAA, onde é vista fissuras características provocadas por
este tipo de reação, deixando o concreto todo mapeado tornando-o mais frágil.
Foto 05 – Um dos blocos afetado por RAA
Com o que vimos até agora podemos constatar que os blocos da fundação
do edifício residencial estão inseridos num ambiente propício a ocorrência da reação
álcali – agregado, pois temos o conjunto: agregado reativo, álcalis do cimento e
lençol de água muito superficial, disponibilizando todos os elementos para o
fechamento desta reação e foi a partir da comprovação da análise da ABCP que se
decidiu dar início a recuperação dos Blocos da fundação, com a contratação da
empresa executora que gerou um orçamento de custo dos serviços.
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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2.6 LAYOUT DOS BLOCOS DE FUNDAÇÃO
Capítulo 2 - Histórico e Referencial Teórico
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Figura 03 – Representação dos 36 blocos da fundação, situado no interior da
garagem semi - enterrada do edifício residencial.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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3. RECUPERAÇÃO E REFORÇO ESTRUTURAL DOS BLOCOS
DE FUNDAÇÃO (ESTUDO DE CASO)
A recuperação, reforço estrutural, monolitização e impermeabilização,
ocorreram durante um período de seis meses, onde foram executados os serviços
necessários para que os blocos da fundação fossem recuperados e reforçados.
A recuperação e o reforço estrutural a monolitização a impermeabilização
envolveram vários serviços e materiais, tais como: Demolição de piso e contrapiso;
Escavação manual; Lavagem das superfícies dos blocos com hidrojateamento;
Corte do concreto com até 5 cm de profundidade; Furação para colocação dos bicos
injetores com diâmetro na faixa de (10.0mm≤ Ø ≤16mm), espaçamento na faixa de
(0.15m≤ E ≤0.30m); Furação para ancoragem da armadura conforme projeto de
reforço estrutural; Fechamento das fissuras com graute; Injeção de resina epóxi de
alta fluidez para preenchimento das fissuras no interior do bloco; Apicoamento das
superfícies dos blocos; Armadura de reforço em aço CA 50 com diâmetro de
10mm; Adesivo estrutural à base de epóxi para ancoragem dos bicos injetores e as
armaduras; Concreto estrutural dosado em central com fck de 40 Mpa aditivado com
microssílica para cobrimento da armadura de reforço; Impermeabilização das
superfícies dos blocos de fundação.
3.1 SERVIÇOS EXECUTADOS
3.1.1 DEMOLIÇÃO DE PISO, CONTRAPISO E ESCAVAÇÃO
A demolição do piso e contrapiso foram executados com marteletes elétricos
operados manualmente como mostra a foto 06, fazendo a liberação do material do
aterro que teve sua remoção realizada manualmente.
Foram colocados madeiras para fazer o escoramento das cavas para manter
as paredes das cavas em seu devido lugar, evitando assim o escorregamento das
mesmas.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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Foto 06 – Demolição de piso, contrapiso e escavação
3.1.2 ESCAVAÇÃO PARA LIBERAÇÃO DOS BLOCOS
A escavação foi feita através de processo manual com o objetivo de liberar
as superfícies dos blocos para prosseguir com os trabalhos subsequentes. Os
blocos apresentavam fissuras por completo em todas as faces.
A foto 07 mostra o bloco exposto depois de retirado o aterro antes da
lavagem.
A foto 08 mostra um bloco com as cavas escoradas para evitar
desmoronamento do aterro do piso.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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Foto 07 – Bloco com aterro escavado
Foto 08 – Cavas dos blocos escoradas
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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3.1.3 LAVAGEM DO BLOCO
A lavagem foi feita através da aplicação de jato de água fria, técnica de
limpeza largamente utilizada para preparação das superfícies dos blocos para se
revelar melhor as fissuras e para a futura recepção do material de reparação.
A foto 09 mostra o bloco limpo com as fissura reabertas melhorando com
isso a sua visualização para que posteriormente seja iniciada a furação e após a
colocação das mangueiras as fissuras sejam seladas com graute para que durante a
injeção do epóxi de alta fluidez, não vazem através das fissuras.
Foto 09 – Bloco lavado
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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3.1.4 FURAÇÃO DOS BLOCOS
Foram aberto furos ao longo do desenvolvimento das fissuras, com diâmetro
na ordem dos (10.0mm≤ Ø ≤16mm) e profundidade aproximadamente de 30mm,
obedecendo a um espaçamento na faixa de (0.15m≤ E ≤0.30m) em função da
abertura das fissuras (tanto maior quanto mais aberta esta for), mais sempre
respeitando um máximo de 1,5 vezes a profundidade da fissura. Na foto 10 temos
um bloco sendo furado e também sendo ancoradas as mangueiras onde através das
quais será injetado o epóxi de alta fluidez.
Foto 10 – Execução de furos e ancoragem das mangueiras
3.1.5 INJEÇÃO DE EPÓXI DE ALTA FLUIDEZ
Nos furos, são fixados tubinhos plásticos, de diâmetro um ponto inferior ao
da furação, com parede um pouco espessa para suportar a injeção do produto que
irá preencher as fissuras internas do bloco de fundação. A ancoragem dos tubos é
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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feita com adesivo estrutural a base de epóxi e o intervalo de fissuras entre dois furos
consecutivos é selado com argamassa de graute. O graute apresenta alta
resistência mecânica e excelente aderência à superfície sobre a qual é aplicado,
além de não apresentar retração. Utiliza compostos isentos de cloretos e
componentes metálicos, obtendo-se um concreto de grande fluidez, expansão
controlada, grande trabalhabilidade e autonivelamento.
A foto 11 mostra o momento da injeção de epóxi de alta fluidez no bloco,
através dos bicos injetores ou tubinhos plásticos. O epóxi de alta fluidez penetra no
bloco tornando assim uma estrutura monolítica e evitando a entrada de água para o
interior do bloco de fundação.
Foto 11 – Injeção de epóxi no bloco
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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3.1.6 APICOAMENTO
O apicoamento é a remoção do concreto da superfície do bloco. O
apicoamento é um método de preparação de superfícies onde são utilizados
equipamentos dotados de placas com pontas de material duro e resistente que
golpeiam a superfície do elemento estrutural a ser tratado, provocando pequenas
fraturas tanto na argamassa superficial como no agregado, deixando a superfície do
substrato bastante áspera.
Somente para áreas muito pequenas pode ser permitido o apicoamento
manual, quase sempre irregular e deficiente. Para áreas maiores, somente será
permitida a utilização de ferramentas elétricas. O produto final do apicoamento deve
ser uma superfície bastante áspera e adequada para receber materiais de proteção
e de recuperação ou reforço tais como, argamassas, concreto projetado ou concreto
aditivado.
O apicoamento está associado com atividades de remoção superficial de
concreto, revestimentos e cobrimentos, não deve avançar além destas pequenas
espessuras, e em hipótese alguma se permite que o apicoamento comprometa a
integridade estrutural.
A foto 12, nos mostra alguns blocos de fundação apicoados após a injeção
de epóxi líquido de alta fluidez.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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Foto 12 – Blocos Apicoados
3.1.7 EXECUÇÃO DE FUROS NO BLOCO NOS LOCAIS INDICADOS NO
PROJETO DE REFORÇO COM ANCORAGEM EPÓXICA.
A furação do concreto para armação de reforço, pode ser feita com emprego
de equipamento específico, constituído de furadeiras elétricas rotativas e a
percussão.
Os furos foram feitos nos locais especificados no projeto e em seguida foi
aplicada a resina epóxica estrutural para se fazer a ancoragem da armação, tanto no
bloco como no pilar foi feita a ancoragem da armação.
A foto 13 mostra a execução dos furos de ancoragem com broca elétrica.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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Foto 13 – Execução da furação para ancoragem da armação de reforço
3.1.8 ARMAÇÃO DE REFORÇO EM AÇO CA-50
A armação foi especificada em projeto estrutural tendo como, duas camadas
de ferro fazendo a armação superior do bloco e uma camada revestindo a lateral do
bloco. Temos com isto o bloco reforçado na sua parte superior e na lateral, onde foi
usado aço CA – 50 com diâmetro de 10 mm.
A foto 14 mostra um bloco com armadura de reforço estrutural onde foi
usado aço CA 50.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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Foto 14 – Bloco com armadura de reforço
3.1.9 EXECUÇÃO DE CONCRETAGEM
A concretagem foi executada no bloco, com concreto estrutural dosado em
central de concreto com fck igual a 40 Mpa aditivado com microssilica.
O concreto foi aplicado nos blocos manualmente sendo coletado no
caminhão com carros de mão e levados até o bloco onde foi despejado e vibrado.
A foto 15, mostra um bloco no momento em que esta sendo colocado o
concreto e vibrado.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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Foto 15 – Bloco sendo concretado
3.1.10 FINALIZAÇÃO DO BLOCO E IMPERMEABILIZAÇÃO
Após o inicio da cura do concreto com aproximadamente 24 horas da
concretagem, foram retiradas as formas de madeira deixando o bloco finalizado
aguardando a impermeabilização. A impermeabilização superficial do concreto
estrutural foi feita com Viaplus 1000, revestimento impermeabilizante, semiflexível,
bicomponente (A+B) à base de cimentos especiais, aditivos minerais e polímeros
impermeabilizantes.
A foto 16 mostra o bloco de fundação finalizado e impermeabilizado.
Capítulo 3 –Estudo de Caso
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Foto 16 – Bloco finalizado e impermeabilizado
Com a conclusão dos blocos, esperamos ter descrito os procedimentos de
recuperação, reforço estrutural, monolitização e impermeabilização de uma maneira
bem suscinta onde se possa ter um ponto de referência para tal procedimento.
Capítulo 4 - Conclusões
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4. CONCLUSÕES
Neste capítulo, estão apresentadas as principais conclusões obtidas neste
estudo de caso realizado na fundação de um edifício residencial na cidade do
Recife.
É fundamental que exista um plano de investigação sobre ocorrências de
RAA, e que seja inserida no plano de manutenção das estruturas de edifícios
residenciais alem das outras estruturas já existentes, já que existem casos de
ocorrências deste tipo de ataque em fundações de obras residenciais na região
metropolitana do Recife.
A reação álcali-agregado deve ser evitada ao máximo em obras novas, uma
vez que não existe uma solução definitiva para este tipo de problema.
As soluções usadas até o momento não tem uma garantia permanente,
necessitando de monitoramento constante para verificação de sua integridade.
A recuperação dos blocos que foram atacados pela reação álcalis-
agregados, fissurados como resultado do ataque desta reação, teve como
intervenção a recuperação, reforço estrutural, monolitização e impermeabilização
para que os blocos voltem a ter as suas funções restauradas.
Espera-se que esses blocos continuem fazendo parte da fundação com
garantia e garantindo a segurança da edificação nas condições de blocos
recuperados e reforçados.
Bibliografia
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SOUZA,VCM. e RIPPER,T. Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de
Concreto – São Paulo: PINI, 1998.
SILVA, G. A. Recuperação de Blocos de Coroamento Afetados pela Reação Álcali-
Agregado. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil. Universidade Católica de
Pernambuco, 2007.
MALHEIROS, A. M. Patologia das Estruturas de Concreto do Edifício Hotel Holiday
INN, Dissertação de TCC em Engenharia Civil. Universidade Anhembi Morumbi São
Paulo, 2007.
FIGUERÔA, JOSÉ DO PATROCINIO. Andrade, Tibério - O ataque da Reação Álcali
Agregado sobre as estruturas de Concreto: a descoberta pioneira da ocorrência do
problema em fundações de pontes e edifícios na Região Metropolitana do Recife –
Recife: Ed. Universitária da UFPE, 2007.
LIMA, R. B. S.,SILVA, A.S.R. e COSTA, F. N. – Reação Álcali – Agregado e seus
efeitos na construção de edifícios – Salvador, 2009.