Cap27 - Reação álcali-agregado no concreto

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Capítulo 27
REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO NO CONCRETO
Nicole Pagan Hasparyk 
Eletrobras Furnas
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
I t d ã
D fi i ã R ã ál li d RAA
Introdução
• Definição – Reação álcali-agregado - RAA
A RAA é um termo geral utilizado para descrever 
reações químicas que podem ocorrer 
internamente no concreto entre alguns 
componentes mineralógicos presentes em 
h d ti ál li drochas e agregados reativos e álcalis da 
solução dos poros.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
I t d ãIntrodução
• Reação álcali-agregado - RAA
Como resultado da reação, são formados
produtos que, na presença de umidade e na sua
i i ã d dimaioria, são capazes de expandir e causar
tensões internas, fissurações e
deslocamentos afetando a durabilidade dasdeslocamentos, afetando a durabilidade das
estruturas de concreto.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
I t d ã
• Fatores condicionantes
Introdução
Figura 1 - Fatores condicionantes do fenômeno da RAA deletéria (COUTO, 2008).
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Figura 1 Fatores condicionantes do fenômeno da RAA deletéria (COUTO, 2008).
I t d ãIntrodução
• Evidências visuais mais comuns da RAA:
• fissuração em forma de mapa (em concretos sem armadura)
• fissuração orientada (em concreto armado)
• exsudação de gel na superfície do concretoç g p
• manchas superficiais
• macrofissuras com descoloração visível ao longo de suasmacrofissuras com descoloração visível ao longo de suas
bordas
• desplacamentos com descolamentos entre a pasta e o
agregado (perda de aderência)
• expansão visível do concreto
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I t d ãIntrodução
• Consequências• Consequências
• No concreto:
• Expansões
• Fissurações
• Reflexos nas propriedades mecânicas
• Desplacamentos
• Movimentação
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I t d ãIntrodução
• Consequênciasq
• Em estruturas de concreto de Usina Hidrelétrica - UHE:
• abertura de juntas de construção acompanhado ou não deabertura de juntas de construção acompanhado ou não de
fissuras horizontais
• abertura ou fechamento de juntas de contração;
• movimentação e desalinhamento de superfícies livres
(alteamento da crista da barragem / soleiras de vertedores);
• t b õ â i id d d• perturbações mecânicas em unidades geradoras, como
alteração de folgas entre o anel de descarga e o rotor da
turbina, entre outras;
• travamento e/ou deslocamento de equipamentos e peças
móveis, como comportas;
ti t d t id d d t t
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• comprometimento da estanqueidade da estrutura.
I t d ã
• Exemplo de casos 
Introdução
p
a) b) c)
Figura 2 – a) Fissuras mapeadas na Tomada d’água da UHE Paulo Afonso III; b) Fissuras 
orientadas verticais em pilar de concreto na Tomada d’Água da UHE Jaguari; c) Abertura de 
junta de contração entre blocos no coroamento – Tomada d’água da UHE Paulo Afonso III 
(Figura 2b: Cortesia: Selmo Chapira Kuperman Desek)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
(Figura 2b: Cortesia: Selmo Chapira Kuperman, Desek).
I t d ã
• Exemplo de casos 
Introdução
p
a) b) 
Figura 3 – a) Desnivelamento entre juntas de trabalho e fissuras na superfície do concreto –
vertedor/muro de transição – UHE Furnas (Fonte: FURNAS); b) Quadro fissuratório intenso em 
blocos de fundação de edificação na Região Metropolitana do Recife (ANDRADE, 2006).
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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Ti d RAATipos de RAA
• Reação álcali-sílica (RAS)Reação álcali sílica (RAS)
• Reação álcali-silicato
• Reação álcali-carbonato (RAC)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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Ti d RAA
• Reação álcali sílica (RAS):
Tipos de RAA
• Reação álcali-sílica (RAS): 
“é ti d ã ál li d ti i“é um tipo de reação álcali-agregado em que participam a
sílica reativa dos agregados e os álcalis, na presença do
hidróxido de cálcio originado pela hidratação do cimento,
f Cformando um gel expansivo. Constituem exemplos de sílica
reativa: opala, tridimita, cristobalita, vidro vulcânico, entre
outros. Este é o tipo de reação álcali-agregado que maisp ç g g q
rapidamente se desenvolve”.
Fonte:
NBR 15577-1 (2008, p. 2)
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Ti d RAA
• Reação álcali silicato:
Tipos de RAA
• Reação álcali-silicato: 
“é um tipo específico de reação álcali-sílica em queé um tipo específico de reação álcali-sílica em que
participam os álcalis e alguns tipos de silicatos presentes
em certas rochas. Os silicatos reativos mais comuns são o
quartzo tensionado por processos tectônicos e osquartzo tensionado por processos tectônicos e os
minerais da classe dos filossilicatos presentes em
ardósias, filitos, xistos, gnaisses, granulitos, quartzitos,
entre outros Geralmente esta reação é mais lenta do queentre outros. Geralmente, esta reação é mais lenta do que
a descrita na RAS.”
Fonte:
NBR 15577-1 (2008, p. 2)
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Ti d RAA
• Reação álcali-carbonato (RAC): 
Tipos de RAA
ç ( )
“é um tipo de reação álcali-agregado em que participam os
álcalis e agregados rochosos carbonáticos A forma maisálcalis e agregados rochosos carbonáticos. A forma mais
conhecida de deterioração do concreto é devida à
desdolomitização da rocha e consequente
f i t d li ã t denfraquecimento da ligação pasta-agregado.
Não há a formação de gel expansivo, mas de compostos
cristalizados como a brucita, carbonatos alcalinos,
carbonato cálcico e silicato magnesiano. Como a reação
regenera os hidróxidos alcalinos, a desdolomitização terág , ç
continuidade até que a dolomita tenha reagido por completo
ou a fonte de álcalis se esgote.”
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•Editor: Geraldo C. Isaia
Fonte:
NBR 15577-1 (2008, p. 2)
A t í i d d RASAspectos químicos do processo da RAS
Reação do tipo ácido-base
- Inicialmente: íons hidroxilas (OH-) atacam a superfície
da sílica reativa (grupo silanol: ≡Si OH) do agregado (fase
Reação do tipo ácido base
da sílica reativa (grupo silanol: ≡Si-OH) do agregado (fase
ácida), carregada negativamente (≡Si-O-);
N ê i t ã i ã d áti- Na sequência: ocorre atração e associação dos cátions
presentes no meio (Na+ e K+), balanceando as cargas
negativas e formando um gel sílico-alcalino da RAS;
- Em continuidade, o grupo siloxano (=Si-O-Si=) também
é atacado em outro estágio pelos íons hidroxila,g p
ocasionando a ruptura de suas ligações.
Expansibilidade do gel: é dependente da presença de água, 
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p g p p ç g ,
gerando tensões internas e microfissurações. 
A t í i d d RAS
Dependendo do grau de cristalinidade da sílica, a reação pode
Aspectos químicos do processo da RAS
Dependendo do grau de cristalinidade da sílica, a reação pode
ser superficial (boa cristalinidade) ou mais interna (pouco
cristalina), promovendo uma reação mais ou menos intensa.
Sílica (Si) 
Oxigênio (O) 
Figura 4 - Processo de ataque dos íons hidroxilas à estrutura da sílica cristalina e amorfa (COUTO 2008)
 
(a) 
Sílica cristalina 
(b) 
Sílica amorfa 
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Figura 4 Processo de ataque dos íons hidroxilas à estrutura da sílica cristalina e amorfa (COUTO, 2008).
Mi i d ti
A d R ti
Minerais e agregados reativos
• Agregado Reativo
Reage quimicamente com a solução alcalina 
contida nos poros do concreto ou aquela 
proveniente de fontes externas e queresulta em 
manifestações patológicas devidas à reação 
ál li dálcali-agregado.
NBR 15577/1:2008 
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Mi i d tiMinerais e agregados reativos
• Agregado potencialmente inócuog g p
Agregado que possui pouca ou nenhuma fase reativa,
d t fi lé d l d ãsegundo a petrografia, além de valores de expansão
abaixo dos limites prescritos, após ensaios laboratoriais.
• Agregado potencialmente reativo
Material que contém alguma fase reativa e as expansões
em ensaios laboratoriais suplantam os limites normativos.em ensaios laboratoriais suplantam os limites normativos.
NBR 15577/1:2008 
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Mi i d ti
• Minerais reativos, com cristalinidade baixa ou sílica 
t tá l id l â i
Minerais e agregados reativos
meta-estável e vidros vulcânicos 
Rochas de ocorrência
Material reativo Rochas sedimentares Rochas vulcânicas
Rochas vulcânicas com
Opala, 
tridimita ou cristobalita, 
Rochas sedimentares 
contendo:
Rochas vulcânicas com 
vidro ou vitrofíricas: 
rochas ácidas, 
intermediárias ou básicas
vidro vulcânico ácido, 
intermediário ou básico
opala, como folhelho, arenito, 
rochas silicificadas, alguns 
cherts e flints e diatomito
intermediárias ou básicas 
como riolito, dacito, latito, 
andesito, tufo, perlita, 
obsidiana e todas ascherts e flints e diatomito obsidiana e todas as 
variedades contendo uma 
matriz vítrea, alguns 
basaltos
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basaltos
•Fonte: ABNT NBR 15577/3:2008 
Mi i d ti
• Rochas reativas contendo quartzo (ABNT NBR 15577/3:2008)
Minerais e agregados reativos
Material reativo Tipos de rocha
Calcedônia, quartzo Chert, flint, veio de quartzo, quartzito, quartzo arenito, 
micro e 
criptocristalino.
arenito quartzoso, calcário silicoso.
Rochas vulcânicas com vidro devitrificado micro ou 
criptocristalino.
Quartzo 
macrogranular, com o 
retículo cristalino
criptocristalino.
Rochas micro ou macrogranulares que contenham 
quartzo micro ou criptocristalino ou quantidade 
significativa de quartzo moderadamente ou intensamenteretículo cristalino 
deformado, rico em 
inclusões, 
intensamente
significativa de quartzo moderadamente ou intensamente 
tensionado:
- rochas ígneas: granito, granodiorito e charnockito;
intensamente 
fraturado, com quartzo 
microcristalino no 
contato do grão.
- rochas sedimentares: arenito, grauvaca, siltito, argilito, 
folhelho, calcário silicoso, arenito e arcóseo;
- rochas metamórficas: gnaisse, quartzo-mica xisto, 
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co a o do g ão
quartzito, filito, ardósia.
Mi i d tiMinerais e agregados reativos
A partir da análise petrográfica (NBR 15577/3: 2008), tem-seA partir da análise petrográfica (NBR 15577/3: 2008), tem se
os seguintes limites máximos aceitáveis de fases reativas
adotados para classificar um agregado como potencialmente
i óinócuo:
5% (quartzo deletério)
3% (calcedônia)
1% (tridimita ou cristobalita)
3% (vidro vulcânico)
0,5% (opala)
Nota: O petrógrafo pode admitir limites distintos com base em sua 
experiência e nas feições presentes
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experiência e nas feições presentes.
Mi i d ti
• Texturas destacadas na norma como importantes 
Minerais e agregados reativos
p
para RAA •NBR 15577/3: 2008 
 Textura mirmequítica: o quartzo pode se apresentar 
na condição vermicular e deformado (normalmente em 
it h d lt d t figranitos, rochas de alto grau de metamorfismo e 
milonitos), sendo recomendando ser levado em 
consideração na estimativa do quartzo microgranularconsideração na estimativa do quartzo microgranular. 
 Textura pertítica em chama: representa deformaçãoTextura pertítica em chama: representa deformação 
na rocha geralmente em granitos e gnaisses.
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F t i fl tFatores influentes
Existem vários fatores que 
influenciam a velocidade e 
intensidade da RAA
Esses fatores podem ser agrupados 
em: 
intensidade da RAA. 
Dependendo do tipo de
• características e propriedades dos 
materiais
• t í ti i d d dDependendo do tipo de 
parâmetro interveniente, o 
desencadeamento da RAA 
d i á id
• características e propriedades do 
compósito (argamassa ou 
concreto)
pode ser mais rápido ou 
mais lento e suas 
expansões e prejuízos
)
• condições ambientais e tempo de 
exposiçãoexpansões e prejuízos 
podem ser mais ou menos 
intensos.
• outros fatores
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•Editor: Geraldo C. Isaia
F t i fl t
• Agregado
Fatores influentes
g g
Quanto mais desorganizada e instável é a estrutura 
d i l d i ti á fdo mineral no agregado, mais reativa será a fase. 
Em ordem decrescente, encontram-se: 
Minerais com estrutura amorfa (opala e vidro), 
microcristalina a criptocristalina (calcedônia), 
metaestável (tridimita e cristobalita) e cristalina (quartzometaestável (tridimita e cristobalita) e cristalina (quartzo 
e feldspato deformados e filossilicatos alterados). 
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F t i fl t
• Agregado
Fatores influentes
2,5g g
2,0
A reatividade da fase 
será tanto maior 
quanto mais fina for a
1,5
n
s
ã
o
 
(
%
)
≈ 13,0 mm
≈ 7,0 mm
2 4 mm -5 0 mmquanto mais fina for a 
granulação dos 
agregados. 0 5
1,0
E
x
p
a
n
2,4 mm - 5,0 mm
0,3 mm - 1,2 mm
0,15 mm - 0,3 mm
agregados. 
0,0
0,5
0 50 100 150 2000 50 100 150 200
Idade (dias)
Figura 5 - Influência do tamanho do agregado nas 
expansões em concreto (HOBBS, 1988, adaptado por 
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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COUTO, 2008).
F t i fl t
• Agregado
Fatores influentes
g g
Relação a/c fixa 
0,45
0,50
0,55
0,60
Limites
F1 - anguloso - 235 mm
F2 - arredondado - 310 mm
F3 - intermediário - 273 mm
0,25
0,30
0,35
0,40
,
x
p
a
n
s
ã
o
 
(
%
)
0 00
0,05
0,10
0,15
0,20E
x
Figura 6 Influência da forma do grão nas expansões da RAS (VALDUGA et al 2005)
0,00
0 4 8 12 16 20 24 28
Tempo (dias)
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•Editor: Geraldo C. Isaia
Figura 6 - Influência da forma do grão nas expansões da RAS (VALDUGA et al., 2005).
F t i fl t
• Cimento
Fatores influentes
0,4
0,5
%
)
16 dias
30 dias
Maiores expansões quanto:
- maior o teor de álcalis do
0 1
0,2
0,3
E
x
p
a
n
s
ã
o
 
(
%
maior o teor de álcalis do 
cimento
0 5
0,0
0,1
3.000 4.000 5.000
Fi ( ²/ )
E
0,3
0,4
0,5
s
ã
o
 
(
%
)
16 dias
30 dias
Finura (cm²/g)
•Figura 7 – Expansões aos 16 e 30 dias para 
diferentes finuras do cimento.
0,0
0,1
0,2
E
x
p
a
n
s
- maior a finura do cimento
•Figura 8 – Expansões aos 16 e 30 dias 
,
0,24 0,60 0,90 1,20
Álcalis (%)
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•Editor: Geraldo C. Isaia
g p
para diferentes teores de álcalis. 
F t i fl t
• Concreto – ar incorporado
Fatores influentes
p
Embora o ar 
incorporado possa 
reduzir as 
expansões, este não 
(
%
)
 
Concreto: cura úmida, 20ºC;
Relação água/cimento= 0,41; 
Relação agregado/cimento= 3; 
Presença de sílica opalina com 
dimensões variando de (0,150-
0 300) é capaz de prevenir a 
ocorrência de 
fissuração e da 
E
x
p
a
n
s
ã
o
 
( 0,300)m 
 
 
Símbolo Ar incorporado (%)
 0,5 
 0 8 reação deletéria 
(Hobbs, 1988). 
 0,8
 1,3 2,8 
 3,6 
 
Fi 8 I fl ê i d t d i d õ l d t
 Idade (dias) 
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•Editor: Geraldo C. Isaia
•Figura 8 – Influência do teor de ar incorporado nas expansões ao longo do tempo 
(HOBBS, 1988 – adaptado por TIECHER, 2010).
F t i fl t
• Aditivos
Fatores influentes
0,6
16 dias
0 3
0,4
0,5
s
ã
o
 
(
%
)
16 dias
30 dias
0,1
0,2
0,3
E
x
p
a
n
s
0,0
r
ê
n
c
i
a
f
t
a
l
e
n
o
7
5
%
)
o
 
c
o
m
a
d
o
r
5
%
)
a
m
i
n
a
6
5
%
)
f
o
n
a
t
o
%
)
o
x
i
l
a
t
o
%
)
R
e
f
e
N
a
f
(
0
,
N
a
f
t
a
l
e
n
a
c
e
l
e
r
a
(
0
,
6
5
M
e
l
(
0
,
L
i
g
n
o
s
u
l
f
(
0
,
2
%
P
o
l
i
c
a
r
b
o
(
0
,
5
%
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•Figura 9 –Expansões em barras de argamassa na presença de diferentes aditivos.
F t i fl t
• Condições ambientais e tempo de exposição
Fatores influentes
ç p p ç
Existindo os três fatores condicionantes, a reação é 
acelerada/potencializada por temperaturas mais elevadas.
0,14
0,16
0 08
0,10
0,12
s
ã
o
 
(
%
)
Figura 10 –Influência da
0,04
0,06
0,08
E
x
p
a
n
s
20ºC 38ºC
Figura 10 Influência da 
temperatura nas expansões. 
0,00
0,02
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
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•Editor: Geraldo C. Isaia
Idade (dia)
F t i fl t
• Condições ambientais e tempo de exposição
Fatores influentes
0 25%
0,35% Umidade = 59 %
Umidade = 76 %
Umidade = 82 %
ç p p ç
À medida que a
0,15%
0,25%
a
n
s
ã
o
 
R
A
S
Umidade = 100
Umidade = 96 %
À medida que a 
umidade aumenta, 
as expansões 
0,05%
E
x
p
aaumentam.
-0,05%
0 50 100 150
Tempo (dias)
Fi 11 Ef it d id d õ l d t
Nota: Ciclos de molhagem/secagem e exposição a sol, chuva, vento ou zonas de maré 
t bé d i t ifi RAA i d fi ã i d di õ í i
•Figura 11 – Efeito da umidade nas expansões ao longo do tempo. 
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•Editor: Geraldo C. Isaia
também podem intensificar a RAA por meio de fissuração, criando condições propícias para 
a solubilização/migração das espécies envolvidas no processo. (FOURNIER & BÉRUBÉ, 2000).
Métodos laboratoriais para avaliar a 
t i lid d ti d d
• Apreciação petrográfica
potencialidade reativa dos agregados
Apreciação petrográfica
• primeira recomendação para identificar a presença e
distribuição das fases mineralógicas consideradasç g
potencialmente reativas:
• NBR 15577/3 - Avaliação de rocha e/ou agregado graúdo
• NBR 7389 – Avaliação de agregado miúdo
A petrografia se baseia em análises por microscopia ótica, p g p p ,
podendo ser associadas outras técnicas, caso necessário. 
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Métodos laboratoriais para avaliar a 
t i lid d ti d d
• Método acelerado em barras de argamassa
potencialidade reativa dos agregados
g
• Avalia a potencialidade reativa do agregado frente à RAS
em até 30 dias por meio do acompanhamento das
expansões, considerando algumas condições:
• traço de 1:2,25 (relação cimento:agregado)
• relação água:cimento: 0,47
• emprego de um cimento padrão
• cura a 80ºC em solução de NaOH (1N)
Li it d ã id d t i l t ti
•Fonte: NBR 15577/4
Limite de expansão para considerar o agregado potencialmente reativo: 
0,19% aos 30 dias (NBR 15577/1)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
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Métodos laboratoriais para avaliar a 
t i lid d ti d d
• Método dos prismas de concreto
potencialidade reativa dos agregados
•Fonte: NBR 15577/6p
• Avalia a potencialidade reativa do agregado frente à RAS
ao longo de 1 ano por meio do acompanhamento das
expansões, conforme segue:
• Consumo de cimento: ~ 420 kg/m³
• Dmáx 19 mm
• relação água:cimento: 0,45
• emprego de um cimento padrão
• cura a 38ºC em ambiente com elevada umidade
Limite de expansão para considerar o agregado potencialmente reativo: 
0 04% em 1 ano (NBR 15577/1)
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0,04% em 1 ano (NBR 15577/1)
Métodos laboratoriais para avaliar a 
t i lid d ti d d
• Método dos prismas de concreto
potencialidade reativa dos agregados
p
• É considerado o de maior confiabilidade dentre os demais
métodos existentes não sendo verificado comportamentométodos existentes, não sendo verificado comportamento
deletério em campo quando em laboratório é inócuo.
• É empregado caso se deseje confirmar o resultado obtido no
método acelerado em barras de argamassa.
• Já está sendo testado uma versão mais acelerada, reduzindo o
tempo para menos de 6 meses aumentando-se a temperaturatempo para menos de 6 meses, aumentando se a temperatura
para 60ºC (FOURNIER et al., 2004, 2006, 2008).
• Outros métodos: Além dos ensaios citados, existem outros
métodos para investigar a RAS e RAC (vide cap.27).
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Métodos laboratoriais para avaliar a eficiência de 
• Método das barras de argamassa (NBR 15577/5)
cimentos e adições na prevenção da RAS
• Condições de ensaio similares à NBR 15577/4;
• Pode ser necessário o emprego de aditivos na presença
da sílica ativa e metacaulim;
• Duração do ensaio: 16 dias, com limite diferente, e igual
a 0 10%a 0,10%.
• Método dos prismas de concreto (NBR 15577/6)• Método dos prismas de concreto (NBR 15577/6)
• Condições de ensaio semelhantes àquelas quando se
deseja avaliar o potencial reativo do agregado;deseja avaliar o potencial reativo do agregado;
• Principal diferença: ensaio perdura por 2 anos, com o
mesmo limite de 0,04%.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
es o te de 0,0 %
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAAprognóstico da RAA
• Métodos de investigação em campo
• Inspeção visual
• Instrumentação
• Ensaios in loco
Nota: Destaca-se também a importância do levantamento de dados das
estruturas, dos materiais empregados nos concretos e de suas, p g
características, de forma a auxiliar no diagnóstico, a partir de documentação
existente da época da construção da obra.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAAprognóstico da RAA
• Métodos de investigação em campo
• Principais manifestações visuais no concreto indicativasPrincipais manifestações visuais no concreto indicativas
da RAA
• fissuração mapeada ou orientada• fissuração mapeada ou orientada
• deformações e deslocamentos
• exsudação de gel• exsudação de gel
• descoloração superficial do concreto, semelhante a
manchas de umidade
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAA
• Métodos de investigação em campo
prognóstico da RAA
Métodos de investigação em campo
• Principais ações relacionadas à instrumentação de
barragens de concreto afetadas pela RAA
• verificação da evolução da expansão e taxas anuais;
• caracterização das taxas de expansão nas três direções
(vertical, horizontal e longitudinal)
• associação de modelos matemáticos;
verificação da eficiência dos reparos aplicados;• verificação da eficiência dos reparos aplicados;
• acompanhamento da evolução da deformabilidade do
concreto no tempo com vistas à verificação de riscos de
segurança da barragem.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia•Editor: Geraldo C. Isaia
Fonte: Silveira, 2006b
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAA
• Métodos de investigação em campo
prognóstico da RAA
• Métodos de investigação em campo
• Ultrassom: é possível obter boas correlações entre a
velocidade de propagação de ondas e o nível de
deterioração do concreto, auxiliando no monitoramento
da fissuração e deterioração.ç ç
• Método de contraste de imagens:g
• Spectroline – com o uso de solução à base de acetato de
uranila e observação por luz ultravioleta.
• Mét d d M h (ASR D t t) ti d li ã• Método das Mancha (ASR Detect) – a partir da aplicação
de dois tipos de solução na superfície do concreto.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAA
• Métodos de investigação em laboratório
prognóstico da RAA
Métodos de investigação em laboratório
• Análises petrográficas de concreto
• I õ i i• Inspeções visuais
e análises microscópicas (ASTM C-856)
• Determinação do índice de deterioraçãoDeterminação do índice de deterioração
(Grattan-Bellew, Danay, 1992)
• Determinação das características e
Poro preenchido 
por material branco
Determinação das características e 
propriedades do concreto / Ensaios de 
ultrassom
• Ensaios de expansão residual
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Borda no agregado
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAA
• Métodos de investigação em laboratório - Petrografia
prognóstico da RAA
g ç g
Sintomas (olho nu e lupa):
Por microscopia 
eletrônica de 
varredura:
Poros preenchidos por gel gretado
( p )
- poro contendo material em 
seu interior (branco ou vítreo)
varredura:
- deposições ao 
redor ou sobre os 
agregados, nos ( )
- bordas de reação
- fissuras (na argamassa e/ou 
nos agregados)
g g ,
poros, microfissuras 
e pasta.
- na forma maciça 
- manchas escuras na 
argamassa e ao redor dos 
agregados
e/ou botrioidal, 
muitas vezes 
gretado, ou em 
formas cristalizadas
Cristais rendados da RAA
- descolamentos entre o 
agregado e a pasta
formas cristalizadas 
(rosáceas, finas 
acículas, na forma 
rendada ou em 
i t i t l d
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
cristais entrelaçados 
fibrosos).
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAA
• Propriedades do concreto 
prognóstico da RAA
p
24
27
30
M
P
a
)
24
27
30
G
P
a
)
O módulo de 
elasticidade é mais 
15
18
21
24
m
p
r
e
s
s
ã
o
 
(
15
18
21
24
a
s
t
i
c
i
d
a
d
e
 
(
G
sensível à RAA do que 
a resistência, podendo 
ser rapidamente 
influenciado desde o
9
12
15
t
ê
n
c
i
a
 
à
 
C
o
m
9
12
15
d
u
l
o
 
d
e
 
E
l
a
influenciado desde o 
início da instalação da 
RAA na estrutura de 
concreto, inclusive 
d t i t
0
3
6
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
R
e
s
i
s
t
0
3
6
M
ó
d
Resistência à compressão Módulo de Elasticidade durante o crescimento da resistência.
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
Tempo equivalente (Anos)
•Figura 12 – Modelagem das propriedades mecânicas de testemunhos de concreto 
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
g g p p
afetados pela RAA.
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAA
• Ultrassom 
prognóstico da RAA
y = 39,684ln(x) - 315,44
R2 = 0,828820
24
S
e
c
a
n
t
e
 
R 0,8288
12
16
a
s
t
i
c
i
d
a
d
e
 
S
(
G
P
a
)
4
8
d
u
l
o
 
d
e
 
e
l
a
(
0
3000 3250 3500 3750 4000 4250 4500 4750 5000
Velocidade ultra-sônica (m/s)
M
ó
•Figura 13 – Módulo de elasticidade versus velocidade de propagação de ondas 
ultrassônicas.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Hasparyk, 2005
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAA
• Expansão residual 
prognóstico da RAA
p
0,20
B1-13A
0,16
(
%
)
B2-26A
B4-02A
B5-03A
•Figura 14 – Expansões 
residuais em testemunhos de
0,08
0,12
x
p
a
n
s
ã
o
 
Média
residuais em testemunhos de 
concreto afetados pela RAA 
na condição de elevada 
umidade, a 38ºC.
0,04
,
E
x
0,00
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Id d (di )
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Idade (dia)
Hasparyk, 2005
Métodos de investigação no diagnóstico e 
ó ti d RAAprognóstico da RAA
P ó ti• Prognóstico
A modelagem numérica tem um papel muito importante no 
estudo da RAA porque permite a simulação da evolução daestudo da RAA, porque permite a simulação da evolução da 
reação expansiva na estrutura (FAIRBAIRN et al., 2010) e do 
comportamento do concreto no que tange às suas propriedades 
(HASPARYK 2005) lé d iti t d fi iê i d(HASPARYK, 2005), além de permitir estudar a eficiência de 
medidas corretivas.
Cuidados devem ser tomados com modelos em função da 
complexidade do processo da RAA, fazendo-se necessária a sua 
calibração com base em dados reais obtidos a partir do ç p
monitoramento, entre outras informações obtidas a partir de 
ensaios realizados em laboratório.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas preventivasp
• Considerando a potencialidade reativa de um
agregado para a RAS, as possibilidades são:agregado para a RAS, as possibilidades são:
• troca do material reativo para um inócuo1
• limitação do teor de álcalis do concreto2
• emprego de adições químicas
• emprego de adições minerais
1-Solução nem sempre viável técnica e economicamente; 
2 S l ã ã t t l t fiá l d d h t t
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
2-Solução não totalmente confiável, podendo haver aporte externo.
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas preventivas •Fonte: ABNT NBR 15577/1:2008 
Antes de aplicar os métodos de ensaio, fazer uso de um 
agregado e definir as formas preventivas, a norma g g p ,
NBR15577/1-08 especifica procedimentos para uma 
análise de risco da estrutura de concreto quanto à 
possibilidade de ocorrência da reação álcali sílica epossibilidade de ocorrência da reação álcali-sílica e 
silicato durante a sua vida útil.
Fatores envolvidos na análise de risco:
condições de exposição• condições de exposição
• dimensões
• responsabilidade estrutural
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
responsabilidade estrutural
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Ações preventivas descritas na normaç p
• Desnecessária •Fonte: 
•ABNT NBR 15577/1:2008• Mínima
• Moderada • Grupos a partir das dimensões e
condições de exposição dos
ABNT NBR 15577/1:2008 
• Forte condições de exposição doselementos estruturais de concreto
• não maciço e seco;não maciço e seco;
• maciço e seco;
• não maciço e exposto a umidade ounão maciço e exposto a umidade ou
em contato com água;
• maciço e em contato com água.
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
maciço e em contato com água.
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas de mitigação em função da intensidade dag ç ç
ação preventiva (ABNT NBR 15577/1:2008).
•Quadro 1 – Medidas mitigadoras
Mínima Moderada Forte
-Teor de álcalis1 -Teor de álcalis1 - Cimento CP II-E, CP II-Z,
g
< 3,0 kg/m³
- Cimento CP II-E, CPII-Z,
CP III ou CPIV
< 2,4 kg/m³
- Cimento CP III com no
mínimo 60% de escória
CP III ou CP IV, ou adição
de sílica ativa ou
metacaulim com qualquer
CP III ou CPIV- uso de uma das medidas
da ação “moderada”
mínimo 60% de escória
ou CP IV com no mínimo
30% de pozolana
d d did
cimento Portland, com
eficiência comprovada, em
teor adequado, por meio
d i 2- uso de uma das medidas
da ação “forte”
de ensaios2
- Troca do agregado
•1 - Na2Oeq. = Na2O + 0,658.K2O; 2 - NBR 15577: 2008, Partes 5 e/ou Parte 6
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
a2Oeq a2O 0,658 2O; 55 008, a tes 5 e/ou a te 6
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas preventivas
0,9
1,0
1,1
1,2
%
)
CP V ARI CP V ARI-RS
CP IV CP II-Z
0,5
0,6
0,7
0,8
o
s
 
1
6
 
d
i
a
s
 
(
%
0,1
0,2
0,3
0,4
,
E
x
p
a
n
s
õ
e
s
 
a
-0,2
-0,1
0,0
,
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
•Figura 15 - Comportamento expansivo de diferentes agregados brasileiros no ensaio 
acelerado em barras de argamassa na presença de diferentes tipos de cimento
Amostras
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
g p ç p
(TIECHER, 2006).
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas preventivas
0 6
0,7
0,8
75
100
s
 
(
%
)
Cimento A
Cimento B
Mitigação (%)
0,4
0,5
0,6
a
n
s
ã
o
 
(
%
)
50
75
a
s
 
e
x
p
a
n
s
õ
e
s
g ç ( )
0,1
0,2
0,3
E
x
p
a
25
M
i
t
i
g
a
ç
ã
o
 
d
a
•Figura 16 - Mitigação do fenômeno expansivo da RAS de variados litotipos de agregado 
0,0
BA.4 QZ.2 QZ.1 BA.7 BA.5 ML.1 QX.5 BA.6 QX.6 BA.1 QX.4 GR.2 QX.1 QX.3 QX.2 BA.2 GR.5 GD.1 BA.3 GR.4 GR.3 GR.1
0
g g ç p p g g
(Cimento A, sem pozolana) na presença de cimento com adição pozolânica (Cimento B) 
(COUTO, 2008).
L d BA b lt QZ t it QX t i i t GR it GD di it ML il it
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Legenda: BA-basalto; QZ-quartzito; QX-quartzo-micaxisto; GR-granito; GD-granodiorito; ML-milonito
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas preventivas
0 14
0,16
%
)
0,10
0,12
0,14
s
 
1
6
 
d
i
a
s
 
(
% Legenda:
S: sílica ativa
P: pozolana de 
argila calcinada
0 04
0,06
0,08
a
n
s
õ
e
s
 
a
o
s argila calcinada
E: escória de alto-
forno moída
-nº: % da adição
0,00
0,02
0,04
E
x
p
a
ç
•Figura 17 - Expansões no método acelerado das barras de argamassa na presença do 
quartzo micaxisto reativo e vários tipos e teores de adições (em %)
REF. S-4 S-8 S-12 S-16 S-20 P-15 P-20 P-25 P-30 P-40 E-30 E-40 E-50 E-60 E-70
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
quartzo micaxisto reativo e vários tipos e teores de adições (em %).
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas Terapêuticas
Os tratamentos disponíveis na mitigação do fenômeno 
expansivo da RAA podem ser divididos em tratamento dos 
sintomas e tratamento da causa.
• Tratamento dos sintomas: objetivo de minimizar as 
if t õ ê i d f ô d l té i 1manifestações e consequências do fenômeno deletério1.
• Tratamento da causa: atuando nos fatores 
condicionantes ou no processo químico da reação. 
N t 1 N t ti d t t t did d t t
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Nota 1: Neste tipo de tratamento, as medidas podem ser apenas atenuantes.
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas Terapêuticas Tratamento dos sintomas
• Criação de juntas: cortes na estrutura para aliviar tensões 
localizadas liberando deformações em determinadas direções;
Reforços estruturais ou restrições físicas: fi t• Reforços estruturais ou restrições físicas: confinamento ou 
encapsulamento do concreto ou peça estrutural para conter as 
deformações;
• Tratamento de fissuras por meio de injeção de resina epóxi sob 
pressão ou outro seguido por proteção superficial para restringir opressão, ou outro, seguido por proteção superficial para restringir o 
aporte adicional de umidade/outros íons. 
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas Terapêuticas
Tratamento da causa – Fator condicionante
• Retirada-minimização de umidade / 
secagem do concreto:secagem do concreto:
• revestimentos ventilados
• agentes hidrófobos• agentes hidrófobos
• selantes
• silanos/siloxanos
• impermeabilização
• injeção de fissuras
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas Terapêuticas
Tratamentos químicos
• emprego de compostos à base de lítio:emprego de compostos à base de lítio:
• nitrato de lítio: considerado o mais eficiente, capaz de
interferir no processo da RAS, modificar a natureza da reação,
mitigando as expansões residuais. Já disponível no mercado, e
com aplicação prática, podendo ser empregado por meio de:
aplicação tópica• aplicação tópica
• saturação superficial (aspersão ou impregnação a vácuo)
• impregnação eletroquímica
• Fator limitante: pequena profundidade de penetração
Fontes: Hasparyk 2005; Folliard et al 2006 Schneider et al 2008; Cândido 2009)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Fontes: Hasparyk, 2005; Folliard et al., 2006, Schneider et al., 2008; Cândido, 2009)
Miti ã d RAAMitigação da RAA
• Medidas Terapêuticas
Tratamentos químicos
• emprego de compostos à base de silanos (ainda em 
fase de pesquisas):
• Monômeros de silício – moléculas bifuncionais
• Possuem o potencial de interagir no processo da RAS no• Possuem o potencial de interagir no processo da RAS no 
combate das expansões residuais.
Fontes: Silva, 2009; Silva et al.; 2009. 
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
C id õConsiderações
• A RAA é um fenômeno complexo que pode gerar expansões e ser• A RAA é um fenômeno complexo, que pode gerar expansões e ser 
deletério, dependendo dos materiais e condições de exposição.
• É importante avaliar o potencial reativo do agregado em laboratórioÉ importante avaliar o potencial reativo do agregado em laboratório 
de forma a adotar a melhor ação preventiva.
• A definição da ação preventiva também deve levar em conta o tipoA definição da ação preventiva também deve levar em conta o tipo 
de estrutura/elemento e condições de exposição, a partir de uma 
análise de risco.
• Forma preventiva mais empregada: adições minerais.
• Na fase de diagnóstico, a avaliação em campo e laboratório são g ç p
importantes, incluindo um sistema de instrumentação para alimentar 
modelos, auxiliar no prognóstico, e definir a melhor forma de 
intervenção
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
intervenção.