Upload
lybao
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Técnicas de Inspeção e Patologia
TC 034 Materiais de Construção III
José Marques Filho
José Marques Filho
REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
2
José Marques Filho
Reação Álcali-Agregado (RAA)
3
AGREGADOS INERTES?
Muitos minerais são instáveis em ambiente alcalino.
REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO (RAA)
Reação química que ocorre entre íons alcalinos presentes no
concreto e alguns minerais reativos.
A reação gera produtos expansivos (gel) capazes de
microfissurar o concreto, causando a perda de elasticidade,
resistência mecânica e durabilidade (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
José Marques Filho 4
JUSTIFICATIVAS
De acordo com Hasparyk (2005), após a instalação da RAA em
uma estrutura de concreto, não se conhece uma medida eficiente e
ao mesmo tempo econômica para combatê-la.
Apesar dos vários estudos desenvolvidos mundialmente, ainda
não foi definido um método rápido e eficaz para avaliar esta reação
RAA (Tiecher, 2006) . Portanto, o conhecimento dos métodos
investigativos mais empregados é imprescindível para a realização
de investigação e diagnóstico da RAA.
José Marques Filho
Mecanismo do Processo de Reação
5
Fonte: Ferraris (2000) apud Valduga (2002)
Sintomas: • fissuras em forma de
mapa;
• descoloração do concreto;
• deslocamentos estruturais;
• exsudação de gel sílico-alcalino.
(Paulon, 1981)
José Marques Filho
Tipos de RAA
6
O:
• Reação álcali-sílica (RAS): reação que participam a sílica reativa dos agregados e os álcalis, na presença do hidróxido de cálcio originado pela hidratação do cimento, formando um gel expansivo (NBR 15577-1/2008).
• Reação álcali-silicato (RAS): é um tipo específico de reação álcali-sílica em que participam os álcalis e alguns tipos de silicatos presentes em certas rochas (NBR 15577-1/2008).
• Reação álcali-carbonato (RAC): reação em que participam os álcalis e
agregados rochosos carbonáticos, não há formação de gel expansivo e a deterioração do concreto ocorre devida à desdolomitização da rocha e o consequente enfraquecimento da ligação pasta-agregado.
José Marques Filho
Fatores Relevantes
7
PRINCIPAIS FATORES INTERVENIENTES :
• Teor de álcalis: consumo e equivalente alcalino do cimento, agregados contaminados, fontes externas e aditivos;
• Agregados: composição granulométrica e características mineralógicas (teor de agregados reativos);
• Umidade: requisito para expansão, favorece a migração dos íons alcalinos;
• Temperatura : catalisador;
• Tensões no concreto: retarda a fissuração e reduz a expansão em direção ao carregamento;
• Tempo.
José Marques Filho 8
INSPEÇÃO VISUAL “IN LOCO” É o primeiro passo para a investigação de estruturas de concreto afetadas pela RAA. Quando há indícios da ocorrência da RAA, é necessário a realização uma inspeção in situ e a extração de testemunhos de concreto para ensaios laboratoriais (ALVES et. al., 1997). Verifica-se todas as manifestações patológicas visualizáveis, buscando correlacioná-las com os sintomas característicos da RAA.
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 9
Métodos de Investigação
José Marques Filho 10
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 11
INSPEÇÃO VISUAL EM TESTEMUNHOS DE CONCRETO – MÉTODO IDC
• Índice de Deterioração do Concreto (IDC) Avalia a deterioração de
concretos afetados pela RAA.
• O índice IDC é determinado sobre a superfície polida de testemunhos de concreto, preparadas a partir de cortes longitudinais.
• O IDC é obtido pela marcação de um quadrado de lado igual a 150 mm e Em seguida as amostras são analisadas ao microscópio
estereoscópico atribuindo-se pesos para cada defeito identificado
Após soma-se os pesos, obtendo-se o índice de deterioração (ID).
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
12
ID
José Marques Filho 13
ANÁLISE PETROGRÁFICA Pode ser utilizada para rocha e para
concreto
POSSIBILITA:
• Obtenção de informações qualitativas;
• Caracterização mineralógica e textura dos agregados (VIEIRA
& OLIVEIRA, 1997);
• Identificação de fases mineralógicas reconhecidamente
instáveis (VALDUGA 2007);
• Investigação de concretos afetados pela RAA.
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 14
Microscópio Óptico de Luz Transmitida
Fotomicrografias de poro com gel
Lâminas delgadas com 30 μm de espessura
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 15
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV) E ESPECTROSCOPIA
DE ENERGIA DISPERSIVA DE RAIOS X (EDS)
POSSIBILITA:
Investigação da morfologia através de produção de imagens com alta
resolução;
Caracterização dos elementos químicos dos produtos da RAA (MARUSIN,
1995).
Identificação precisa dos produtos da RAA, auxiliando no diagnóstico do
concreto afetado.
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 16
(a) imagem e espectro de superfície de fratura, região da argamassa (ampliação 412 X)
(b) percentual atômico
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 17
DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX)
POSSIBILITA:
determinação das fases cristalinas presentes nos materiais, ela é
utilizada para obtenção de informações sobre a estrutura, composição e
estado de materiais (DAL MOLIN, 2007).
caracteriza a presença de silicatos amorfos, confirmando a presença de
géis de RAA.
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 18
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 19
MÉTODO ACELERADO DE BARRAS DE ARGAMASSA
Submissão de barras de argamassa à determinadas condições e medição de
expansões.
NBR 15577-4/08
As barras de argamassa (2,5 x 2,5 x 28,5cm) são moldadas com uma relação
água/cimento (padrão) de 0,47 e colocadas em imersão de solução alcalina
(NaOH, 1N, 80 °C).
As leituras de referência são realizadas aos 16 e 30 dias:
Expansão < 0,19% aos 30 dias → considerado potencialmente inócuo;
Expansão > 0,19% aos 30 dias → considerado potencialmente reativo;
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 20
Disposição das barras de
argamassas dentro do tanque com
a solução (NaOH, 1N a 80 °C)
Leitura de expansão em barras de
argamassa
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 21
MÉTODO ACELERADO DE BARRAS DE ARGAMASSA
POSSIBILITA:
Determinação do potencial reativo do agregado em análise com objetivo:
1) Preventivo/investigativo: agregado em análise e cimento padrão;
2) Mitigação: agregado reativo, cimentos e adições;
3) Reatividade residual: agregado já em reação e cimento padrão;
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 22
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
2 16 30
Exp
an
são
(%
)
Tempo (dias)
MédiaJazida
MédiaBarragem
0,10% Limite 0,19%
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 23
MÉTODO DE PRISMAS DE CONCRETO
Submissão de prismas de concreto à determinadas condições e medição
de expansões.
NBR 15577-6/08
Os prismas de concreto (7,5 x 7,5 x 28,5cm) moldados em condições
padronizadas são expostos em ambiente saturado com água à
temperatura de 38 ºC.
Leitura de referência após um anos de ensaio:
Expansão < 0,04% → o agregado é considerado potencialmente inócuo;
Expansão > 0,04% → o agregado é considerado potencialmente reativo;
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 24
MÉTODO DE PRISMAS DE CONCRETO
POSSIBILITA:
Determinação do potencial reativo do agregado em análise com
objetivo:
1) Preventivo/investigativo: agregado em análise e agregado
reativo;
2) Mitigação: agregado reativo, combinação de materiais
cimentícios.
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 25
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho 26
DETERMINAÇÃO DE EXPANSÃO RESIDUAL EM TESTUMUNHOS DE
CONCRETO
Metodologias correspondem a adaptações das normas de
determinação da expansão em prismas de concreto e determinação da
expansão em barras de argamassa pelo método acelerado.
POSSIBILITA:
determinação de expansão residual
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETOS AFETADAS PELA RAA
José Marques Filho
VISUALIZAÇÃO RAA
27
José Marques Filho
Patologias em Barragens 28
Reação álcali-agregado
Fissuras Posteriores ao Endurecimento
Poros na argamassa revestido
com produto branco (6,4 X)
Microscopia Ótica
As análises microscópicas petrográficas
do agregado e das barras de argamassa
são obtidas com auxílio do microscópio
estereoscópico (amostra em superfície
plana semi-polida) e complementado por
análise ao microscópio polarizador de
luz transmitida (em lâmina delgada).
José Marques Filho
Patologias em Barragens 29
Microscopia Ótica
Poro próximo ao agregado
revestido com produto branco
(16,0 X)
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Reação Álcali Agregado
José Marques Filho
Patologias em Barragens 30
Microscopia Ótica
Faixa quartzosa (1) no contato entre o mármore (à esquerda) e o calcário (à direita). Cristais de quartzo estirados com extinção
ondulante (2), calcário arenoso (3); lente de quartzo e mármore calcítico (4) com cristais bem desenvolvidos de calcita (5) e quartzo (6).
Imagem ao microscópio ótico; nicóis cruzados; aumento de 25x.
1
2
4
3
5
6
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Reação Álcali Agregado
José Marques Filho
Patologias em Barragens 31
Microscopia Eletrônica de Varredura
Poro Preenchido com Gel
Gretado Botrioidal
(800 X)
Gel Maciço Gretado no Poro
(450 X)
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Reação Álcali Agregado
José Marques Filho
Patologias em Barragens 32
Microscopia Eletrônica de Varredura
Poro com Gel Maciço
Próximo ao Agregado
(280 X)
Poro com Produto na Forma
Rendada
(2.200 X)
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Reação Álcali Agregado
José Marques Filho
Patologias em Barragens 33
Microscopia Eletrônica de Varredura
Gel Amorfo no Poro
(2.600 X)
Produto Cristalizado (C)
entre Agregados (A)
(6.900 X)
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Reação Álcali Agregado
José Marques Filho
Patologias em Barragens 34
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Reação Álcali Agregado
José Marques Filho
Patologias em Barragens 35
(trisulfoaluminato de cálcio)
ETRINGITA DE HIDRATAÇÃO
A etringita é conhecida como o primeiro
hidrato a se formar quando o cimento
entra em contato com a água, sendo um
produto de hidratação normal de ser
encontrado em concretos.
Este produto é responsável pelo
enrijecimento (perda de consistência) e
início da pega (solidificação dada pela
C3A) da pasta.
MEV- 7.000X – cristais aciculares de etringita
C3A (aluminato tricálcico) + CaSO4 (gesso) + H2O => C6AS3H32
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita Secundária ou Tardia
José Marques Filho
Patologias em Barragens 36
reduzir a solubilidade do C3A, caso
contrário as fases aluminatos se
formariam rapidamente endurecendo o
concreto nas primeiras horas, evitando a
praticidade de sua utilização;
Aumenta a solubilidade dos silicatos
(pela presença do SO4), acelerando a
velocidade de hidratação da fase C3S,
que contribui para o final da pega.
Motivo do uso do gesso (regulador de pega):
Retarda pega causada pelo C3A e acelera a pega causada pelo C3S:
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita
José Marques Filho
Patologias em Barragens 37
ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA:
Uma outra possibilidade, de acordo com
Mehta & Monteiro e Neville, é que este
produto (a etringita) possa ser formado
em concretos, já no estado endurecido,
quando do ataque externo por sulfatos
de cálcio que podem estar presentes em
solos ou águas freáticas.
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita
José Marques Filho
Patologias em Barragens 38
ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA:
Segundo Mehta & Monteiro, há uma
concordância geral que as expansões no
concreto relacionadas aos sulfatos são
associadas à formação da etringita e apesar
dos mecanismos de expansão não estarem
bem definidos, acredita-se que esta expansão
possa estar associada ao crescimento de seus
cristais ou à adsorção de água deste produto
em meio alcalino.
Outro produto que também pode ser
formado e causar expansões a partir de um
ataque por sulfatos é a gipsita. Amostra polida - interface/poro
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita
José Marques Filho
Patologias em Barragens 39
ETRINGITA SECUNDÁRIA:
MEV - Finas placas de monosulfato de cálcio
Concretos que utilizarem cimentos com
elevados teores de C3A estão sujeitos a
formação de monosulfatos.
Alguns dias após a hidratação do cimento,
acaba o gesso (CaSO4), fazendo com se
processe a reação:
C3A + etringita (fornece S) => monosulfato
(fase instável) C4ASH18
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita
José Marques Filho
Patologias em Barragens 40
ETRINGITA SECUNDÁRIA:
MEV - Finas placas de monosulfato de cálcio
Concretos que utilizarem cimentos com
elevados teores de C3A estão sujeitos a
formação de monosulfatos.
Alguns dias após a hidratação do cimento,
acaba o gesso (CaSO4), fazendo com se
processe a reação:
C3A + etringita (fornece S) => monosulfato
(fase instável) C4ASH18
Fissuras Posteriores ao Endurecimento Formação de Etringita
José Marques Filho
Patologias em Barragens 41
ETRINGITA SECUNDÁRIA:
O ataque pode ocorrer quando há
formação de monosulfato (cimentos
c/ elevados teores de C3A).
O monosulfato C4ASH18 (fase
instável) em presença de uma fonte
externa à pasta de sulfatos (SO4
--)
=> etringita C6AS3H32
José Marques Filho 42
José Marques Filho
UFPR-Universidade Federal do Paraná
COPEL Participações
(41) 3331 4400
Técnicas de Inspeção e Patologia