Reação álcali-agregado

Atualmente, os engenheiros são muito preocupados com a durabilidade e a qualidade das construções e, para preservá-las, aumentou-se muito os estudos sobre os processos de deterioração das estruturas.  Dentre esses processos de deterioração, um dos mais preocupantes é a reação álcali-agregado (RAA), um processo químico complexo que ocorre no concreto endurecido. Três são os fatores necessários para a ocorrência do evento: álcalis do cimento, agregado reativo ou potencialmente reativo e a presença constante de umidade.

Vista da superfície do bloco de ancoragem com fissuração procedente de reação tipo álcali-agregado. Fonte: www.concretophd.com.br

Vista da superfície do bloco de ancoragem com fissuração procedente de reação tipo álcali-agregado. Fonte: http://www.concretophd.com.br

A RAA consiste em uma reação química entre alguns constituintes mineralógicos do agregado e hidróxidos alcalinos (Hidróxidos de Sódio e Potássio provenientes do cimento, água de amassamento, agregados, pozolanas, agentes externos, etc.) que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto. O produto da reação é um gel higroscópico expansivo que causa desde movimentações diferenciais nas estruturas e fissurações, até pipocamentos, exsudação do gel e redução das resistências à tração e compressão.

Barragem afetada pela RAA. Fonte: www.esteta.com.br

Barragem afetada pela RAA. Fonte: http://www.esteta.com.br

Tipos de reação álcali-agregado:

  • Reação álcali-sílicaocorre quando a sílica ativa é envolvida pelo hidróxido de cálcio dissolvido a partir dos álcalis dos cimentos Portland, atacando os pontos mais fracos, poros ou superfície dos agregados. A sílica está presente em agregados como: opala, calcedônia, cristobalita, tridimita, certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e artificiais, e o quartzo microcristalino/criptocristalino deformado.
  • Reação álcali-silicato: ocorre por um processo semelhante a da álcali-sílica, no entanto o processo é mais lento, devido ao fato de os minerais reativos estarem mais espalhados na matriz. É a reação mais frequente no Brasil, devido ao fato de, de acordo com Laila Valduga (2002), as barragens brasileiras terem sido construídas com agregados provenientes de quartzitos, granitos, e gnaisses.
  • Reação álcali-carbonato: é a única que não produz o gel expansivo.  Segundo Valduga (2002), é o resultado da combinação dos álcalis do cimento com hidróxidos de magnésio, onde ocorre a desdolomização entre os agregados. Com isso o hidróxido alcalino se regenera, resultando no enfraquecimento da zona de transição entre os agregados e a pasta de cimento, provocando fissuras devido à perda de aderência dos materiais.

Como prevenir: 

Deve-se efetuar as análises e ensaios recomendados dos agregados e do conjunto agregado-aglomerante. Caso haja potencialidade de ocorrência da reação, neutralizadores da mesma devem ser utilizados no concreto, tais como:  cimentos CPII-E, CPII-Z (ABNT NBR 11578), CP III (ABNT NBR 5735) E CP IV (ABNT NBR 5736), cimentos de alto forno CP III com pelo menos 60% de escória ou cimento pozolânico, com no mínimo 30 % de pozolana.  No entanto, a presença de escória de alto forno e materiais pozolânicos em alguns tipos de cimento não significam garantia de mitigação a RAA, pois dependerá também do teor em que a adição está presente, do grau de reatividade do agregado e do teor total de álcalis do concreto, segundo Flávio Munhoz em sua dissertação de mestrado.

A NBR 7211/2005 limita o valor máximo do teor de álcalis total para os componentes do concreto, em 3 kg/m³ quando o agregado tiver reatividade potencial comprovada em laboratório pela norma ASTM C 1260, caso não sejam utilizadas medidas preventivas adequadas. 

Atualmente, numa tentativa de se mitigar os efeitos dessas reações, foram utilizados sais de Lítio para reduzir a expansão do gel, devido ao fato de ele substituir parte do sódio e do potássio presentes no gel. Ele é capaz de inibir a reação, porque tem menor raio atômico e maior densidade de superfície carregada que o Sódio e Potássio, o que o capacita a entrar nos produtos da reação mais rapidamente, fazendo com que seja produzido um gel cristalino e não-expansivo. A eficiência desses sais na minimização da expansão depende, principalmente, da natureza ou reatividade do agregado, da forma do sal de lítio e da quantidade de álcalis-presente no sistema.

Fonte: ENGEMATNOGUEIRA, K. A. “REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO: DIRETRIZES E REQUISITOS DA ABNT NBR 15577/2008.” Monografia: Curso de Especialização em Construção Civil da Universidade Federal de Minas Gerais, 2010., e-Civil, MUNHOZ, F. A. da Cunha. Yushiro Kihara. Cincotto, Maria Alba. Efeitos de Adições Ativas na Mitigação das Reações Álcali-Sílica e Álcali-Silicato. Anais. 50° Congresso Brasileiro do Concreto. Ibracon/BA, 2008. 

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