A cesp e a detecçÃo da reaçÃO Álcali-agregado



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Comitê Brasileiro de Barragens

XXVI Seminário Nacional de Grandes Barragens

Goiânia – GO, 11 a 15 de Abril de 2005

T.96 A03


A CESP E A DETECÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
Selmo Chapira KUPERMAN
Doutor em Engenharia Civil – Themag Engenharia
Flávio Moreira SALLES
Engenheiro Civil – CESP – Companhia Energética de São Paulo
Júlio Cesar PÍNFARI
Engenheiro Civil – CESP – Companhia Energética de São Paulo
Edvaldo Fábio CARNEIRO
Engenheiro Civil – CESP – Companhia Energética de São Paulo

RESUMO
Desde a construção da UHE Jupiá, há quatro décadas, a CESP tem se preocupado com a reação álcali-agregado em seus empreendimentos, vindo a pesquisar, desenvolver e aplicar produtos inibidores da reação durante a fase construtiva de suas hidrelétricas. A manutenção das estruturas de concreto em barragens exige inspeções periódicas, que verifiquem os seus aspectos de estabilidade e durabilidade. Diversos são os métodos de ensaios para a detecção da RAA no campo e em laboratório, com suas particularidades, limitações e eficiências.


Este trabalho faz uma abordagem sobre a metodologia disponível e situa a CESP neste contexto, com as linhas de pesquisa que está desenvolvendo e as contribuições que oferecerá à comunidade técnica e científica sobre a RAA.

ABSTRACT


Since the construction of Jupia Hydro Power Plant, four decades ago, CESP has been concerned about alkali-aggregate reactions (AAR) in its enterprises and for this reason it has researched, developed and used materials that inhibit the reaction in its hydroelectric power plants. Maintenance of concrete dams and its appurtenant structures requires periodical inspections to check their stability and durability. There are several testing methods to detect AAR on site and in the laboratory, each having its own peculiarities, limitations and efficiencies.
This paper comments the available testing methods, mentions which researches about AAR are currently being developed by CESP and the benefits that will be shared with the technical and scientific community.


  1. INTRODUÇÃO

Uma contribuição relevante que a Companhia Energética de São Paulo (CESP) ofereceu à comunidade técnica de barragens diz respeito à reação álcali-agregado – RAA, Oliveira, Salles e Andriolo [1]: análise dos materiais de suas obras, com vistas ao fenômeno, e o desenvolvimento de produto com características de inibidor desse processo reativo.


Em março de 1963, o Instituto de Pesquisas Tecnológicas no Estado de São Paulo (IPT), divulgou dois relatórios pioneiros Gitahy [2], Ruiz [3], que mencionavam as reações álcali-agregado, seus problemas e ações mitigadoras, destinados às Centrais Elétricas de Urubupungá S.A. (CELUSA), posteriormente CESP, e referentes aos trabalhos de construção da Usina Hidrelétrica Jupiá, hoje denominada UHE Eng. Souza Dias. Ambos mencionavam que “os cascalhos que ocorrem em abundância nas proximidades do canteiro de serviço contêm elementos mineralógicos que reagem quimicamente com os álcalis do cimento, provocando expansões no concreto endurecido, com o aparecimento de trincas e fraturas que comprometem a segurança e a durabilidade da obra”.
Duas medidas foram preconizadas: emprego de cimento com baixo teor de álcalis (equivalente em Na2O abaixo de 0,6%), prática bastante usual na época; aplicação de pozolana no concreto.
Como a primeira medida traria vários inconvenientes, relacionados com a fabricação dos cimentos e já era sabido que haviam ocorrido casos de RAA em outros países mesmo com cimentos de baixo teor de álcalis resolveu-se, acertadamente, pelo uso de pozolana.
Além disto verificou-se que, mesmo especificando-se cimentos com teor de álcalis inferior a 0,6%, haveria grande probabilidade das fábricas fornecerem cimentos com teores superiores ao limite especificado.
Para a determinação da reatividade potencial dos agregados foi utilizado o método químico ASTM C289-61T [4] e posteriormente o método das barras de argamassa ASTM C227-61T [4]. De acordo com Gitahy [2]: “... a dúvida posta pela análise mineralógica e pelo ensaio químico, que são métodos relativamente rápidos de verificação e que apenas permitem concluir serem os agregados suspeitos, levou-nos à realização dos ensaios das barras de argamassa, de longa duração (6 a 12 meses), mas cujos resultados são decisivos a esse respeito”.
A partir desta constatação e do fato de existirem jazidas de argila caulinítica adequadas para produção de pozolanas artificiais, a CELUSA decidiu-se pela construção de uma fábrica de pozolana em Três Lagoas – MS, ao lado da futura usina hidrelétrica.
Assim, a CESP tornou-se a primeira empresa brasileira a descobrir que suas estruturas de concreto poderiam sofrer o problema de RAA, tendo tomado providências para que o fenômeno não se manifestasse na UHE Jupiá e nas usinas construídas na mesma época, bem como em todas as outras que se seguiram.



  1. MÉTODOS DE DETECÇÃO NO CAMPO

A única evidência inquestionável de que uma estrutura de concreto está afetada pela reação álcali-sílica (RAS) é a presença do gel resultante da reação. Nos estágios iniciais da reação ou sob condições onde apenas pequenas quantidades de gel são formadas, a RAS não pode ser detectada a olho nu e, por enquanto, só consegue ser evidenciada por um especialista através da utilização de microscópios e, assim mesmo, com muitas dificuldades. Uma das características da RAS é a existência de uma “borda de reação”, constituída pelo gel em torno do agregado e que, na maioria das vezes, não é perfeitamente visível a olho nu. Desta forma, a ocorrência da reação pode passar desapercebida durante anos a fio até que, eventualmente, o aparecimento de fissuração leve a um estudo mais aprofundado e seu conseqüente reconhecimento.


Devido às dificuldades normalmente associadas às interpretações sobre as ocorrências de fissuras ou danos nas estruturas, muitas vezes são implantadas medidas corretivas ou de reabilitação que são completamente ineficazes quando a RAS está em desenvolvimento. Conseqüentemente é muito importante que se reconheça, o mais cedo possível, quais partes da estrutura estão seriamente afetadas pela RAS e em quais elementos ela se manifesta.
Convém ressaltar que expansões deletérias, causadas pela RAS não ocorrem sem que os produtos da reação apareçam; por outro lado, produtos da reação podem aparecer sem que a expansão devida a RAS seja danosa.
Geralmente o diagnóstico de ocorrência da RAS numa estrutura de concreto consiste em: efetuar inspeção de campo para detectar sintomas visuais (fissuração, expansão, desplacamentos, etc) e/ou ocorrências anômalas nas interfaces com equipamentos mecânicos, extração de amostras do concreto e investigações laboratoriais sobre as amostras colhidas.
O melhor método para esta identificação é a análise petrográfica. Entretanto, a execução adequada de uma análise petrográfica, com ênfase na avaliação da durabilidade do material e eventual ocorrência de reações expansivas, depende da experiência, neste assunto específico, por parte da pessoa encarregada desta tarefa. Nem sempre é simples, mesmo para especialistas, determinar a existência e localização de agregados reativos e do gel.
Diversos pesquisadores vêm tentando, há anos, desenvolver metodologias que permitam uma identificação expedita e de menores custos da ocorrência da RAS no campo, antes que sejam extraídos corpos-de-prova para a análise petrográfica. Uma das virtudes desse procedimento seria a possibilidade de verificar a presença da reação em seus estágios iniciais ou em locais onde as inspeções visuais nada detectassem.
Confirmada sua existência, em geral os passos seguintes consistem em uma avaliação da situação através de análises do projeto e estudos dos riscos envolvidos, caso seja comprovado que a reação terá prosseguimento.
Dois são os métodos desenvolvidos para a detecção expedita no campo e ambos partem do princípio do contraste de imagens, ou seja, da variação de coloração sofrida pelo gel da RAS quando em contato com determinados reagentes: o método do acetato de uranila e o método das manchas.

2.1. Método do acetato de uranila


O primeiro método de contraste de imagens foi desenvolvido no âmbito do programa Strategic Highway Research Program (SHRP), estabelecido pelo governo dos Estados Unidos em 1987 e consiste, basicamente, na preparação de uma superfície de concreto, aplicação de uma solução contendo acetato de uranila sobre a mesma e fazer incidir luz ultravioleta (UV), conforme Hasparyk [5]. A presença de produtos da RAS faz a cor do concreto modificar-se, sob a luz UV, para as cores verde e amarelo fluorescente, ficando as regiões de concreto não alterado ou pouco afetado com a coloração pouco azulada. Segundo Bernardes [6] “o princípio aplicado baseia-se no fato de que os íons alcalinos do gel ficam sujeitos a uma troca iônica quando solicitados por outros íons. Os de acetato de uranila podem penetrar na estrutura dos produtos da reação, por troca iônica com os íons alcalinos. A incidência da luz ultravioleta excita os átomos, onde se encontram os íons uranila que aí penetraram, emitindo fótons de luz que permitem detectar a zona de reação ou os produtos da reação”.
Em razão das dificuldades para sua execução, listadas no item 3, a CESP optou por realizar pesquisas enfocando o outro método.

2.2. Método das Manchas


O método do contraste através do acetato de uranila apresenta dificuldades no manuseio dos materiais e problemas de “falso-positivo” e “falso-negativo”. Assim, os pesquisadores Guthrie e Carey [7], do Los Alamos National Laboratory, dos EUA, desenvolveram um novo método, confiável e ecologicamente correto, denominado método do cobaltonitrito de sódio ou método das manchas ou método geoquímico.
O método das manchas consiste em colocar alguns produtos químicos em contato com a superfície do concreto que se deseja avaliar. Se o gel estiver presente ocorrerá uma reação com estes reagentes, que o colorem. O resultado pode ser visto em poucos minutos, sob luz normal.
Os pesquisadores identificaram dois tipos de gel formados durante a RAS e descobriram o reagente para um deles. Um novo tipo de reagente está sendo pesquisado para o outro gel.
Os dois compostos utilizados para manchar a superfície do concreto que possua gel da RAS são soluções aquosas saturadas de cobaltonitrito de sódio e compostos de rodamina. As soluções saturadas de cada componente são obtidas através da adição dos componentes sólidos à água pura, assegurando-se que permaneça um excesso de sólidos na solução, mesmo após o equilíbrio (como por exemplo, após vários minutos de agitação).
O cobaltonitrito de sódio é muito solúvel e a solução pode ser estabilizada para um longo prazo pela adição de uma pequena quantidade de ácido acético, o qual não interfere na coloração da mancha do gel da RAS. Já os compostos de rodamina utilizados dissolvem-se mais lentamente em água e são menos solúveis que o cobaltonitrito de sódio.
Após a aplicação do cobaltonitrito de sódio podem ser observadas regiões com manchas amarelas, indicando a presença de potássio solúvel. Algumas regiões manchadas mostram-se com cor amarela intensa ao passo que outras apresentam um amarelo mais claro, indicativos da maior ou menor presença do conteúdo de potássio no gel. As manchas ficam mais nítidas à medida que o núcleo da superfície começa a secar.



  1. MÉTODOS DE DETECÇÃO NO LABORATÓRIO

Nas décadas de 1940 e 1950 foram desenvolvidos diversos métodos de ensaio para a identificação de reações álcali-agregado. Novos métodos tomaram grande impulso a partir da década de 1990, talvez em função da grande quantidade de casos de RAA que surgiram em todo o mundo. Os detalhes de cada método encontram-se muito bem descritos em vários trabalhos apresentados durante o Simpósio sobre Reatividade Álcali-Agregado em Estruturas de Concreto [8].


A bibliografia sobre os métodos de ensaio de laboratório para detecção da RAS é extensa. A Tabela 1, adaptada de Touma, Fowler e Carrasquillo [9] apresenta uma relação de ensaios, sendo muitos deles úteis e outros ineficazes.
A Tabela 2, adaptada dos mesmos autores, sintetiza os principais ensaios laboratoriais que, supostamente, permitem prever se uma certa mistura de materiais originará reações álcali-sílica. Nela, a análise petrográfica aparece como fundamental para avaliação dos agregados, bem como para verificação de ocorrência de RAS em amostras de concreto.


Tipo de Método

Duração Aproximada

Método petrográfico

- ASTM C295



 1 dia

Método químico

- ASTM C289 e ASTM C289 modificado

- Método de dissolução (Alemanha)

- Teste da célula osmótica

- Teste da pasta de gel

- Método da retração química



2 a 3 dias

1 dia


< 40 dias

 1 semana

1 dia


Métodos das barras de argamassa

- ASTM C227

- AFNOR P 18-585, CCA

- Método Dinamarquês Acelerado

- Métodos acelerados: NBRI, ASTM 1260, RILEM TC 106-2

- Método da autoclave (China, Japão, Canadá, etc)



6 meses / 1 ano

6 meses


5 meses

2 semanas

 3 dias


Métodos dos prismas de concreto

- ASTM 1293, CAN/CSA A 23.2-14 A , BSI 812, RILEM TC 106-3

- ASTM 1293 acelerado

- AFNOR P 18-587

- Método Sul-Africano

- CCA


- Método Acelerado de Quebec

- Métodos de autoclave



1 ano

3 meses


8 meses

21 a 24 dias

6 meses

1 mês



TABELA 1: Relação de métodos de determinação da RAA.


Método de Ensaio

Procedimento

Tipo de amostra

Critério

ASTM C227

(método das

barras de argamassa)


Barras de argamassa são estocadas em ambiente hermético, sobre lâmina d’água, em elevada umidade relativa a 38°C. Expansões medidas até 12 meses e, após isto, a cada 6 meses, se necessário.

Pelo menos 2 barras com 25x25x285 mm.

Expansão a 1 ano:
- > 0,10% = reativo

- < 0,10% = inócuo

Expansão com 3 meses:

- > 0,05% = reativo

- < 0,05% = aguardar resultado de 1 ano.


ASTM C289

(Método químico)



Agregados pulverizados reagem com uma solução alcalina a 80°C durante 24 horas.

Mede-se a quantidade de sílica dissolvida e a alcalinidade.



Três amostras de 25g de agregado pulverizado e peneirado.

Plotagem das medidas num gráfico que possui curva delimitando áreas deletérias e inócuas.

ASTM C1260

(Método acelerado das barras de argamassa -)



Barras de argamassa são imersas em solução l N de NaOH, a 80°C e as expansões são medidas, no mínimo, até 14 dias.

Ao menos 3 barras de argamassa com 25x25x285 mm.

Expansão a 14 dias:


  • 0,10% = inócuo

  • entre 0,10% e 0,20% = não conclusivo

  • 0,20% = reativo

ASTM C 295

(Análise petrográfica de agregados)



Exames visuais da amostra por microscopia, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura.

Amostras de agregados, seções delgadas e testemunhos extraídos.

Presença de constituintes reativos. Presença de borda de reação na superfície do agregado.

ASTM-C 1293

(Método das barras de concreto)



Prismas de concreto são colocados sobre água a 38°C. Expansões são medidas aos 7, 28, 56 dias e 3, 6, 9, 12 meses e a cada 6 meses após, se necessário.

Três prismas de 75x75x285 mm de uma combinação de cimento e agregado.

Expansão a 1 ano:


  •  0,04% = agregado potencialmente reativo.

TABELA 2: Características dos principais métodos de identificação da reação álcali-sílica



  1. LIMITAÇÕES DOS MÉTODOS

4.1. Detecção no campo


A única indiscutível evidência de que uma estrutura de concreto está afetada pela RAA e, mais especificamente, Reação Álcali-Sílica ou Álcali-Silicato, é a presença do gel da reação. Não existem alternativas disponíveis, até agora, para a detecção segura da RAS diretamente no campo, sem a necessidade de uma adequada análise petrográfica. Os métodos baseados nos contrastes de cores mencionados anteriormente abrem grandes possibilidades para que, algum dia, seja possível a detecção segura da RAS em estruturas de concreto, sem que haja necessidade de custosas e difíceis extrações de testemunhos.
No entanto, ambos apresentam ainda alguns pontos críticos, sendo os relativos ao acetato de uranila os mais limitantes:
4.1.1. Método do acetato de uranila


  • A experiência mostra que superfícies de concreto que estiveram expostas à atmosfera durante muitos anos não são satisfatórias para as determinações. O melhor procedimento é o de se utilizar superfícies recém formadas, tais como fraturas recentes, corpos-de-prova recém extraídos e áreas que foram recentemente cortadas ou apicoadas.




  • Ocorrência de muitas situações de “falso-positivo” e “falso-negativo”.




  • Todos os líquidos, pós e superfícies expostas ao acetato de uranila, incluindo os concretos e quaisquer vestimentas que tenham ficado em contato com o material, devem ser recolhidos e descartados de maneira apropriada, seguindo as regulamentações e leis locais.




  • O acetato de uranila é radiativo e emite apenas radiação alfa. Embora apenas soluções diluídas sejam usadas, equipamentos de segurança são absolutamente necessários, para evitar acidentes.




  • A comercialização do produto geralmente implica apenas na cessão dos equipamentos, tais como a radiação UV, caixa escura, EPI, etc. Geralmente, não está incluído o acetato de uranila, que deve ser adquirido pelo usuário e que, na maioria dos países incluindo o Brasil, depende de autorização específica de órgãos competentes.



4.1.2. Método das manchas


  • A escolha do tipo de rodamina afeta o padrão de manchas no concreto. Em geral, todas tendem a deixá-lo com coloração rosa. Atualmente, as pesquisas indicam como melhor corante a “Rodamina B Base” (C28 H30 N2 O3) que é uma forma não iônica da Rodamina B. Tende a deixar o gel da RAS manchado de cor amarela, embora alguns géis que contêm pequenas quantidades de potássio possam ficar manchados de amarelo e rosa, resultando numa coloração alaranjada.




  • O cobaltonitrito de sódio requer a presença de potássio disponível para se fixar à superfície. Caso o concreto não apresente gel da RAS, a concentração de potássio na pasta de cimento é tão pequena que manchas observáveis a olho nu, praticamente não aparecem.




  • Concretos que não apresentam deteriorações visíveis não são manchados pelo composto. Eventualmente, nesses concretos, alguns locais com manchas de cor rosa claro podem ocorrer devido a outro tipo de deterioração. Os compostos de rodamina podem ou não manchar concretos afetados pela reação álcali-sílica. As pesquisas mostraram, até agora, que quando existe um gel da RAS rico em cálcio, as manchas de cor rosa forte aparecem no gel e na própria matriz cimentícia. O gel rico em cálcio aparece, em geral, a uma certa distância da fonte de sílica reativa: durante sua migração ele troca, com a pasta de cimento, seus álcalis de gel e por isto é suscetível de ser manchado pela Rodamina B Base. Entretanto, este gel não possui quantidade significativa de potássio e por esta razão não é manchado pelo cobaltonitrito de sódio.

4.2. Detecção no laboratório


Em inúmeros casos, o método das barras (ASTM C 227) [4] foi o único, até certa época, capaz de indicar se uma determinada combinação entre o agregado reativo com cimento e o material inibidor da reação, realmente traria resultados satisfatórios. Em muitos países, inclusive em alguns casos brasileiros, ocorreu por determinado período, uma tentativa de se fixar o valor mínimo de 15% de substituição do cimento (em massa) por materiais pozolânicos (argilas calcinadas ou cinzas volantes), como uma panacéia ao combate da RAS. Com o passar dos anos, verificou-se que este percentual baseado em ensaios realizados segundo o método das barras, não foi suficiente para inibir a reação, em diversos casos.
Apresenta-se, a seguir, um resumo dos aspectos negativos e positivos mais importantes de cada método:


  1. ASTM C 227 e ABNT – NBR 9773

Uma vantagem reside em seu baixo custo. Entretanto é muito demorado, com prazo de duração de um ano. A maior crítica feita a este ensaio pioneiro é a de que em vários casos, após longos períodos de teste, mesmo agregados sabidamente deletérios podem não apresentar expansões significativas. As razões são várias: não detecta agregados que reagem lentamente com os álcalis; ocorre excessiva lixiviação dos álcalis da argamassa, resultando em redução da potencial expansão; há uma redução irreal das dimensões dos agregados; a superfície dos agregados não é similar a dos agregados que serão usados na obra. O teste é, atualmente, considerado como não confiável e tem sido pouco utilizado.




  1. ASTM C 289 e ABNT – NBR 9774

Sua única vantagem é de poder, rapidamente, identificar de modo positivo um agregado reativo. É considerado bom para agregados que possuem elevada reatividade potencial. Entretanto é falho na detecção de agregados que reagem lentamente tais como gnaisse, quartzito e xisto. Se houver quantidade considerável de carbonato no agregado, os valores medidos de sílica dissolvida poderão não estar corretos. Este método indicativo do potencial do agregado para a reação também é considerado como não confiável.




  1. ASTM C 295 e ABNT – NBR 7389

Sempre requer ensaios adicionais para a comprovação de que o agregado não é reativo. O maior problema que se encontra atualmente na realização deste ensaio é a necessidade de um excelente petrógrafo que não só analise os tipos de minerais presentes mas que também possa opinar sobre a potencial reatividade de concretos preparados com o material.


Independentemente dos resultados de outros ensaios, a análise petrográfica ainda é absolutamente necessária de se realizar, porém por um profissional experiente.


  1. ASTM C 1260 e NBRI

Desenvolvido originalmente na África do Sul, surgiu faz alguns anos como o ensaio ideal, pois permitiria detectar em apenas 14 dias ou 16 dias se um determinado agregado é reativo. Atualmente é visto com reservas por vários pesquisadores pois em alguns casos mostrou-se muito severo, onde agregados comprovadamente bons apresentaram expansões acima do limite; em outros, como para gnaisses graníticos e metabasaltos, não detectou a reatividade dos agregados, o que levou a American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) [10] e o Comitê 221 do American Concrete Institute (ACI) [11] a proporem uma redução do valor limite de expansão deste teste de 0,10% para 0,08%. Verifica-se que um aumento no teor de álcalis do cimento provoca apenas um pequeno incremento das expansões.


Sua grande vantagem está no fato de ser adequado para verificar a eficiência de adições minerais no controle da RAA. Não é adequado para testes com compostos de lítio adicionados à argamassa, a menos que a solução líquida, onde as barras permanecem, seja alterada, para evitar lixiviação.
É um teste que deveria ser sempre complementado pelo ASTM C-1293 [4], caso a expansão apresente-se superior a 0,1% e, evidentemente, pela análise petrográfica.


  1. ASTM C 1293 e CSA A23.2 – 14 A

Padronizado e amplamente testado no Canadá, foi adotado em vários países e é considerado como um ensaio eficiente para prever o comportamento de agregados no campo. Sua grande desvantagem reside no prazo de execução, de 52 semanas. O critério, que tem sido recomendado por algumas agências, é: se um agregado mostrar-se reativo no teste acelerado das barras de argamassa deve ser submetido ao teste dos prismas de concreto; se não apresentar expansão, não haveria necessidade de se utilizar inibidores da reação. Entretanto, este critério deve ainda ser considerado com reservas, devido aos poucos resultados comparativos existentes até agora.




  1. ASTM C 1293 Modificado

Consiste numa tentativa de se reduzir o período de realização do ensaio original, que ao invés de 01 ano, o resultado seria obtido em apenas 03 meses. Está sendo pesquisado pela CESP.





  1. PESQUISAS EM ANDAMENTO NA CESP

Continuando o trabalho pioneiro realizado na década de 1960, a CESP decidiu desenvolver algumas pesquisas voltadas para a RAS, visando principalmente dois aspectos: o aperfeiçoamento dos ensaios de laboratório e o desenvolvimento de métodos de detecção no campo. Para isto iniciou estudos e vem efetuando testes que, espera-se, possibilitem em curto prazo, suprir o meio técnico com informações nacionais relevantes – materiais e produtos – relativas aos assuntos mencionados.

5.1. Ensaio acelerado de prismas de concreto
O ensaio ASTM C 1260 [4], baseado em barras de argamassa, é considerado muito severo, chegando a penalizar agregados que se mostraram não reativos, tanto em testes com prismas de concreto quanto em aplicações em obras. Por outro lado, no Brasil, este é o ensaio que, em conjunto com a análise petrográfica, permite concluir se um agregado é potencialmente reativo. No entanto há, no meio técnico, discussões a respeito da idade em que a expansão deve ser considerada para essa definição: 14 dias? 16 dias? 20 dias? 30 dias?
Por estas razões e pelo fato do ensaio da ASTM C 1293 [4] ser considerado por muitos pesquisadores como o mais efetivo e correto na previsão do desempenho de agregados no campo, a CESP decidiu efetuar testes visando avaliar a aplicabilidade do mesmo em condições brasileiras e verificar se este método pode servir como complemento ao ASTM C 1260 [4]. Convém ressaltar que diversos países vêm adotando a ASTM C 1293 [4] como ensaio padrão.
Em virtude do ensaio da ASTM C 1293 demorar um ano e, via de regra, haver necessidade de se saber antes deste prazo se um agregado é reativo ou se uma determinada adição pode ser eficiente para neutralizar a reação, decidiu-se buscar na literatura meios de acelerar o ensaio. Pesquisas efetuadas por Touma, Fowler e Carrasquillo [9] mostraram que resultados adequados podem ser obtidos ao se utilizar os mesmos procedimentos da ASTM C 1293, estocando os prismas de concreto a 60°C ao invés de 38°C, conforme pode ser visto na Figura 1.

FIGURA 1: Comparação entre expansões obtidas através do ensaio ASTM C 1293 padrão, durante 01 ano e do ensaio acelerado, durante 13 semanas.


A partir destas premissas e dos resultados favoráveis observados em ensaios de outros países a CESP desenvolveu, recentemente, metodologia para o ensaio acelerado e já o está utilizando para verificar a reatividade de uma série de agregados para barragens nacionais.

5.2. Método das manchas


A evidência inquestionável de que uma estrutura de concreto está afetada pela RAA e, mais especificamente, Reação Álcali-Sílica ou Álcali-Silicato, é a presença de gel da reação. A detecção segura da RAS diretamente no campo necessita de uma adequada análise petrográfica. Análises petrográficas implicam em extrações de corpos-de-prova, remessa dos mesmos a um laboratório que disponha de pessoal especializado para a determinação da RAS, prazos relativamente demorados para obtenção das respostas e custos elevados.
Levando estes fatores em consideração, a CESP julgou oportuno apoiar o desenvolvimento de procedimentos que visassem reduzir os prazos e os custos envolvidos nestas operações. Desse modo, decidiu pesquisar a aplicação do método das manchas ou do cobaltonitrito de sódio, pois o mesmo não apresenta as limitações legais e de segurança, associadas ao método do acetato de uranila, como anteriormente descrito.
As primeiras experiências foram satisfatórias como mostram as Figuras 2, 3, 4 e 5.

FIGURA 2: Aplicação do cobaltonitrito de sódio em amostra de concreto.


FIGURA 3: Mancha em concreto com RAS, após aplicação do cobaltonitrito de sódio.


FIGURA 4: Mancha em concreto com RAS, após aplicação da Rodamina B, sobre o cobaltonitrito de sódio.


FIGURA 5: Concreto sem RAS, após aplicação dos produtos. Nenhuma mancha significativa é notada.





  1. CONCLUSÕES

Os métodos de investigação sobre a potencial reatividade de um agregado com os álcalis do cimento ainda são motivo de polêmica. Já a detecção da ocorrência de reação álcali-sílica em obras construídas além de custosa é demorada. Visando auxiliar na solução destes dois aspectos, a CESP desenvolve duas linhas de pesquisa:




  • ensaios de prismas de concreto, incluindo testes acelerados, para corroborar ou contrapor-se aos resultados de ensaios em barras de argamassa;




  • utilização de técnicas de contraste de imagens, através da aplicação de produtos comercialmente disponíveis, que possibilitem delimitar regiões estruturais afetadas pela reação álcali-sílica.

Através destes procedimentos a empresa espera, em breve, poder subsidiar a comunidade técnica brasileira com informações preciosas a respeito da reação álcali-agregado.





  1. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a permissão da CESP para divulgação das informações.





  1. PALAVRAS-CHAVE

Reação álcali-sílica, reação álcali-agregado, expansão, ensaios.





  1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] OLIVEIRA, P.J., SALLES, F.M. e ANDRIOLO, F.R. (1997) – “A evolução da reação álcali-agregado ao longo do tempo: 25 anos de observação”, Anais Simpósio sobre Reatividade Álcali-Agregado em Estruturas de Concreto, CBGB – FURNAS, Goiânia, GO;


[2] GITAHY, H.S. (1963) - “Problema dos agregados para os concretos da barragem de Jupiá”, IPT-Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo,SP;
[3] RUIZ, M.D. (1963) - “Geologia Aplicada à Barragem de Jupiá”, IPT-Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo,SP;
[4 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (2004) – “Concrete and Aggregates”, Volume 04.02, USA;
[5] HASPARYK, N.P. (1999) – “Investigação dos mecanismos da reação álcali-agregado – efeito da cinza de casca de arroz e da sílica ativa”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás, GO;
[6] BERNARDES, H.M. (2000) – “Retroanálise do efeito estrutural das reações álcali-agregado em barragens de concreto”, 143 fls. Tese (Doutorado em Engenharia Civil), EPUSP, São Paulo;
[7] GUTHRIE, G.D. e CAREY, J.W. (1998) – “A geochemical method for the identification of ASR gel”, Los Alamos National Laboratory, TRB 991261, USA;
[8] CBGB – FURNAS (1997) – Anais Simpósio sobre Reatividade Álcali-Agregado em Estruturas de Concreto, Goiânia, GO;
[9] TOUMA, W.E., FOWLER, D. e CARRASQUILLO, R.L. (2001) – “Alkali-silica reaction in Portland cement concrete: testing methods and mitigation alternatives”, ICAR, Research Report ICAR 301-1F, USA;
[10] FARNY, J. e KOSMATKA, S.H. (1997) – “Diagnosis and control of alkali-aggregate reactions in concrete”, Portland Cement Association, USA;
[11] AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (2001) – “State of the art report on alkali-aggregate reactivity”, Committee 221, Report ACI 221.1R,USA.

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