Reação Álcali-Agregado no Concreto
A
crescente preocupação com a qualidade e durabilidade das estruturas de concreto
tem gerado grandes avanços na tecnologia do concreto; existem, porém, vários
mecanismos de deterioração que podem afetar a sua durabilidade. Entre os vários
processos de deterioração no concreto, encontra-se a reação álcali-agregado
(RAA), um fenômeno químico bastante complexo, que, apesar de ter sido
descoberto há décadas, é responsável por ter afetado centenas de estruturas de
concreto no mundo. Dependendo das condições a que a estrutura de concreto está
exposta e do grau de reatividade do agregado, essa reação deletéria pode gerar
expansões intensas que são observadas em diferentes idades a partir da sua
instalação.
A
Reação Álcali-Agregado (RAA) é um termo geral utilizado para descrever vários
tipos de reações químicas que podem ocorrer interiramente no concreto,
envolvendo alguns componentes minerarológicos presentes em rochas e agregados
reativos usados em concreto e álcalis da solução dos poros. Como resultado da
reação, são formado produtos que, na presença de umidade, na sua maioria, são
capazes expandir e causar tensões internas, fissurações e deslocamentos,
podendo levar a um comprometimento que a reação deletéria ocorra, é necessário
apresença da umidade.
Portanto
são três os fatores condicionantes desse fenômeno que, atuando conjuntamente, o
caracterizam como deletério: as fases
mineralógicas do agregado consideradas como reativas, os hidróxidos alcalinos e a umidade.
Os álcalis envolvidos no processo químico
de reação álcali-agregado são derivados do sódio e potássio. Devem possuir a
capacidade de se solubilizar para participar da reação. Podem vir tanto de
fontes internas, como do cimento principalmente, mas também dos demais
materiais constituintes do concreto como agregados, adições minerais ,
aditivos, água de mistura, ou mesmo de outras fontes externas ao concreto, como
águas alcalinas industriais ou marinhas que podem migrar para o interior do
concreto.
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http://www.4shared.com/office/1t-OXNXH/O_Desempenho_de_Materiais_Pozo.html?refurl=d1url
Fatores Influentes (RAA)
Existem vários
fatores que influenciam a velocidade e intensidade da reação álcali-agregado.
Dependendo do tipo de parâmetro interveniente, o desencadeamento da RAA pode
ser mais ou menos intensos. Em virtude desses fatores não existe um tempo pré
estabelecido para a RAA se desenvolver e ser notada. Embora alguns pesquisadores
comentem que a reação normalmente leva de 5 a 12 anos para ocorrer, salvo
exceções, é temerário confirmar esse parâmetro para determinar condição.
Vale lembrar que esses fatores
também podem interagir simultaneamente e afetar de forma complexa o
comportamento reativo de um agregado, podendo agravar ainda mais a deterioração
do concreto em decorrência da RAA. Esses fatores são abordados na sequência.
Agregados
Determinadas
características dos agregados, principalmente minerarológica e testurais, são
fatores importantes e essenciais para o desencadeamento da RAA, denominados
fatores condicionantes. Quanto mais desorganizada e instável é a estrutura do
mineral no agregado, mais reativa será a fase. Em ordem decrescente,
encontra-se os minerais com estrutura amorfa (opala e vidro), microcristalina e
criptocristalina (calcedônia), metaestável (tridimita e cristobalita) e
cristalina (quartzo e feldspato deformados e filossilicatos alterados). Se
vários agregados de apenas um litotipo forem avaliados para o desencadeamento
da RAA, será verificado que cada um se comporta de uma forma em função das
variações mineralógicas e texturais de cada rocha.
Outras características e
propriedades das fases e dos agregados são importantes, além do seu tipo, como
o tamanho e a forma do grão, e do seu proporcionamento, apesar de aquelas
relativas à mineralogia serem as mais
relatadas e defeendidas no meio técnico.
A reatividade da fase será tanto
maior quanto mais fina for a granulação dos agregados, pois maior será a
superfície para reagir. No estudo de Hobbs (1988), a faixa de dimensão estudada
foi de 0,15mm a 13mm, resultando em expansões de 2% e 0,02%, respectivamente ,
aos 200 dias de ensaio. Estudos realizados por Kuroda, Inoue & Yoshino
(2004) também mostram esse comportamento do efeito do tamanho do agregado nas
expansões, além da granulometria e do proporcinamento dos agregados reativos.
Cimento
Os álcalis possuem um papel importantíssimo na RAA, sendo
condicionantes da reação. Na sua maioria, os álcalis são atribuídos ao cimento
como fonte interna. Quanto maior o
teor de álcalis no cimento e o consumo de cimento no concreto, maiores serão as
expansões (POOLE, 1992). Os álcalis de cimento
(sódio e potássio) podem ser divididos em duas categorias: os álcalis
solúveis e os álcalis insolúveis. Os álcalis solúveis encontram-se nos
sulfatos, enquanto os insolúveis, nas fases sólidas (silicatos e aluminatos) do
clínquer. Glasser (1992) comenta que durante a hidratação do cimento , o
fornecimento dos álcalis para a solução ocorre de forma mais rápida a partir
dos presentes sulfatos. Os demais incorporados nos grãos do clínquer, só ficam
disponíveis à medida que se processa a hidratação, de forma mais lenta. De
qualquer forma, o autor declara que, independentemente da fonte dos álcalis,
uma vez que a RAA ocorrer lentamente, todos os álcalis existentes poderão
participar da reação.
A presença de álcalis na solução
gera um almento de pH da solução dos poros do concreto e proporciona também um
aumento na concrentração dos íons hidroxilas (OH-), que são responsáveis pela
RAA. Apesar de raagirem inicialmente no processo, a formação dos íons
hodroxilas está condicionada ao teor de álcalis presente no cimento.
A ABNT NBR 15577:2008, para efeitos
normativos, define os álcalis (sódio e
potássio) que paticipam da reação álcali-agregado como sendo aqueles
solubilizáveis imediatamente ou ao longo do tempo, ou seja, os totais, podendo
ser provenientes de qualquer fonte
interna ou externa ao concreto. Assim deve-se destacar que outras fontes internas de álcalis podem
existir a partir de adições minerais, agregados e água de amassamento.
Anteriormente, o teor de álcalis do cimento era
limitado, com o intuito de se evitar a RAA. Era empregado o limite de 0,6%,
fazendo-se, assim, referência a um cimento com baixo teor de álcalis. Porém
sabe-se que a limitação desse teor não é suficiente para garatir expansões
mínimas e abaixo dos limites para causar a deterioração do concreto, conforme
relatos em literatura de estruturas danificadas com esse tipo de cimento.
Argamassas e Concretos
As características e propriedades
das argamassas e dos concretos podem afetar o desenvolvimento da RAA e suas
expansões. A composição do concreto pode refletir em efeitos da RAA mais ou
menos intensos, e os fatores associados à sua porosidade e permabilidade são
muitos importantes.
De acordo com Fournier & Bérubé
(2000), como o papel da água é crítico no desencadeamento da RAA, uma relação
água cimento mais baixa produzirá
um concreto com melhores propriedades mecânicas, menor teor de água interna
livre, menor permeabilidade, como menos chance de ingresso de água do exterior,
e o interior, de sua percolção. Esses perquisadores mostraram, em uma faixa de
0,35 a 0,55 de relação água cimento, que uma redução na relação a/c geralmente
resulta em redução da expansão da RAA.
Os aditivos também mostram
influenciar a RAA. Os Estudos realizados por Farias et al. (2007) avaliaram vários aditivos na ausência e na presença
de adições e indicaram que seus mecanismos de ação e seus efeitos podem
influenciar nos resultados das expansões nos ensaios acelerados em barras de
argamassa. Sem adições o aditivo à base de naftaleno intensificou as expansões
em relação à amostra de referência. Já o policarboxilato proporcionou redução
das expansões e, nesse caso, tal comportamento parece estar associado à
possível incorporação de ar promovida. O estudo na presença das adições de
sílica ativa e matacaulium e dos aditivos à base de malamina e policarboxilato
mostra, em geral, expansões inferiores na presença do policarboxilato.
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