RAA e Etringita Tardia

Prévia do material em texto

ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 1
Estudo de caso envolvendo ataque combinado da RAA e DEF em 
concreto de fundação de edificação 
Case study involving combined attack from AAR and DEF in building foundation concrete 
 
HASPARYK, Nicole Pagan, Dra(1); KUPERMAN, Selmo Chapira, Dr (2); TORRES, José Ramalho (3) 
 
(1) ELETROBRAS Furnas 
(2) DESEK 
(3) NUTEC 
nicolepha@gmail.com, selmo@desek.com.br, jramalho@secrel.com.br 
 
 
Resumo 
 
A qualidade e durabilidade das estruturas de concreto pode muitas vezes ser afetada por ataques químicos, 
colocando em risco o seu desempenho e segurança. Inspeções e ensaios rotineiros podem não retratar a 
realidade da estrutura, sendo algumas vezes necessários ensaios complementares em laboratório de forma 
a auxiliar no correto diagnóstico de patologias. Isto porque muitas das inspeções em campo e ensaios 
apenas de resistência dão dados não conclusivos. Além disto, a causa de deterioração de determinado 
concreto normalmente é atribuída a apenas um fator, como por exemplo, a reação álcali-agregado (RAA), 
ou a um ataque por sulfatos ou mesmo à corrosão. O fato é que atualmente resultados de investigações 
mais apuradas tem mostrado o potencial de deterioração de estruturas de concreto a partir do ataque 
combinado de RAA e DEF (formação tardia de etringita). O presente estudo exemplifica este tipo de ataque 
combinado, mostrando alguns dos ensaios laboratoriais complementares que nortearam ao correto 
diagnóstico das patologias em blocos de fundação de uma edificação no Brasil. 
 
Palavra-Chave: Patologia, deterioração, concreto, RAA,DEF. 
 
Abstract 
 
Quality and durability of concrete structures can be considerably affected by chemical attacks. This situation 
can lead structures to risks of performance and safety. Inspections and routine tests can not always infer the 
reality of the structure and sometimes supplementary laboratory tests are necessary to assist a correct 
diagnosis of pathologies. Field inspections and compressive strength tests several times are neither enough 
nor conclusive. Furthermore, causes of deterioration are commonly attributed to just one factor, i.e., an 
alkali-aggregate reaction (RAA), a sulfate attack, or a corrosion incidence. The fact is that results of more 
detailed investigations have shown the potential deterioration of concrete structures by an association of 
AAR and DEF (Delayed ettringite formation). This paper exemplifies this type of associated attack presenting 
some lab supplementary tests that had lead to a correct diagnosis of those pathologies in concrete 
foundation blocks from a Brazilian building. 
 
Keywords: Pathology, deterioration, concrete, AAR, DEF. 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 2
 
1 Introdução 
A deterioração do concreto pode ocorrer a partir da interação entre a estrutura e o meio 
no qual ela está inserida. Fatores associados às características dos materiais 
constituintes do concreto, mas também relativos às suas condições de lançamento, cura, 
exposição e condições de uso podem acarretar severa deterioração a partir de vários 
tipos de ataques. A evolução das consequências geradas reflete no desempenho e na 
durabilidade da estrutura em campo, e consequentemente na sua vida útil. 
 
São vários tipos de ataques possíveis de ocorrer, podendo ser divididos em processos 
químicos, físicos, mecânicos, eletroquímicos ou biológicos. Entretanto, na prática os 
fenômenos normalmente se sobrepõem, e neste caso torna-se necessário levar em conta 
as suas interações. Tanto fatores externos como características internas do concreto 
podem ser fonte responsável pelos ataques. Entre os ataques químicos de deterioração 
do concreto, destacam-se a reação álcali-agregado e o ataque por sulfatos. 
 
Quando se suspeita de algum problema na estrutura, o ideal é que se inicie a 
investigação por meio de inspeções em campo, entretanto, muitas das vezes torna-se 
necessária uma investigação mais criteriosa a partir da coleta de amostras em campo 
para estudos em laboratório além do levantamento de dados dos materiais e da estrutura 
e do meio no entorno de forma a auxiliar no correto diagnóstico do problema. Sabe-se que 
muitas das inspeções em campo e ensaios apenas de resistência podem fornecer dados 
não conclusivos, isto porque manifestações visuais se assemelham em alguns tipos de 
ataque, e a resistência pode até aumentar, dependendo do fenômeno instalado, levando a 
conclusões errôneas a respeito da qualidade da estrutura. 
 
A causa de deterioração das estruturas normalmente é atribuída a apenas um fator, como 
por exemplo, a reação álcali-agregado (RAA), ou a um ataque por sulfatos ou mesmo à 
corrosão. O fato é que atualmente resultados de investigações mais apuradas tem 
mostrado o potencial de deterioração de estruturas de concreto a partir de ataques 
combinados, como o de RAA e DEF (formação tardia de etringita), por exemplo. Os 
sintomas de DEF são em geral semelhantes aos da RAA e ataque por sulfato, com a 
presença de fissuras, podendo ser mapeadas e preenchidas. 
 
A etringita não é estável acima de 65ºC, e pode se decompor e formar monossulfatos; 
posteriormente, os íons sulfato são dissolvidos propiciando a formação de nova etringita, 
deteriorando o concreto por DEF (Mehta, Monteiro, 2008). É sabido também que um alto 
pH favorece mais a presença do monossulfato do que da etringita, além de alta 
concentração de sulfatos tanto na solução dos poros como por adsorção na estrutura do 
C-S-H (Taylor, Famy e Scrivener, 2001). Entretanto, quando o pH cai, seja pela 
ocorrência da RAA, a partir de seu consumo, ou por lixiviação, a formação da etringita 
ocorre de forma favorável (Taylor, 1997; Famy et al., 2001), propiciando condição para a 
instalação conjunta da RAA e DEF. 
 
Entre alguns casos de deterioração combinada relatados na literatura, pode ser citado o 
estudo desenvolvido por SHAYAN e MORRIS (2004). O trabalho mostra um estudo de 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 3
caso de ponte na Austrália onde existem indícios de que o calor de hidratação do cimento 
tenha atingido 80ºC, causando DEF. A suspeita da RAA partiu desde investigações 
visuais, e foi confirmada por análises em laboratório, onde o agregado de origem 
gnáissica apresentava quartzo reativo, além das análises microscópicas, que indicaram 
tanto produtos característicos da RAA como fases sulfatadas associadas à etringita. Os 
pesquisadores acreditam que a fissuração intensa observada tenha tido como principal 
origem a RAA, apesar da DEF ter sido detectada nos concretos. Outro estudo em 2008 
(Shayan, Al-Mahaidi e Xu) mostra a deterioração de tabuleiro de ponte pela intensa RAA 
e alguma DEF instaladas, com reflexos negativos no módulo, e indicando grande 
potencial ainda de expansão residual, apesar da resistência se apresentar adequada. 
 
DURAND et al. (2004) apresentam outro trabalho que relata ataques combinados como o 
ataque por sulfatos, a RAA, e o congelamento e degelo em estruturas hidráulicas de 
Quebec. Hipóteses como a DEF e a presença de sulfetos nos agregados parecem não 
ser aplicadas haja vista que os concretos não alcançaram temperaturas suficientes para 
tal, e as características mineralógicas/petrográficas dos agregados não se apresentarem 
particularizadas o suficiente. Os estudos em laboratório mostram elevado teor de álcalis 
capaz de causar a RAA, além da presença de sulfatos solúveis, responsável pela 
formação de compostos sulfatados secundários. 
 
Um outro estudo de caso (SILVA, GONÇALVES e PIPA, 2008) atribui DEF como principal 
fonte da fissuração e deterioração em dormentes ferroviários, pela falta de controle da 
temperatura de cura além do alto consumo de cimento empregado nos concretos, embora 
a RAA também estejapresente e interagindo com a umidade presente para futuras 
expansões. 
 
Outros estudos como o de OWSIAK (2008) mostram em laboratório fenômenos 
combinados. Além dos testes terem empregado altas temperaturas de cura (90ºC), foram 
usados altos teores de álcalis na presença de opala reativa em substituição à areia. Os 
resultados indicaram como principal causa a RAA, porém com contribuição da DEF no 
fenômeno expansivo. 
 
A Barragem Fagilde, em Portugal, também sofre com fissurações e deslocamentos em 
virtude da RAA e do ataque por sulfatos interno. Os estudos de diagnóstico foram 
realizados em testemunhos de concreto extraídos da barragem e analisados em 
laboratório, onde foi confirmada a presença de gel e etringita, caracterizando as diferentes 
causas da deterioração (Fernandes, Silva, Gomes, 2008). 
 
Diante do exposto, o presente trabalho aborda o ataque combinado de RAA com DEF em 
concretos provenientes de bloco de fundação de edificação no Brasil, mostrando alguns 
dos ensaios laboratoriais complementares que nortearam ao correto diagnóstico das 
patologias instaladas. 
 
 
 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 4
2 Programa de Investigação 
Tendo como base a ocorrência de intensa fissuração em blocos de fundação de uma 
edificação no Brasil (Figura 1), com o objetivo de diagnosticar o problema e investigar as 
suas possíveis causas, investigações em campo, a partir de inspeção visual criteriosa e 
um programa de estudos em laboratório foram estabelecidos. Convém ressaltar que o 
bloco em questão encontra-se armado na forma de gaiola, ou seja, há armadura inferior, 
superior e nas laterais. 
 
 
 
a) 
 
 
b) 
 
Figura 1 – Fissuração observada no bloco de concreto: a) Vista superior; b) Vista lateral. 
 
Inicialmente foram definidos, em campo e após a inspeção visual, os locais nos quais 
amostras de concreto seriam extraídas. A partir das extrações dos testemunhos de 
concreto, as amostras foram submetidas aos estudos em laboratório, conforme descrito 
na sequência. 
 
2.1 Reconstituição de traço e análises de enxofre 
Os estudos envolvendo a reconstituição de traço foram realizados em dois corpos de 
prova de concreto extraídos. As análises químicas foram quantitativas e realizadas 
basicamente pelo método gravimétrico, tendo sido empregada também a secagem e 
calcinação para análise dos voláteis, após a fragmentação dos concretos e separação das 
frações agregado e argamassa das amostras de concreto. As reconstituições de traço 
foram feitas a partir dos cálculos na base não volátil, com base no “resíduo insolúvel” a 
partir dos agregados presentes e, nos “anidrido silícico” e “óxido de cálcio”, a partir do 
cimento, tendo como referencia IPT (1940) e QUARCIONI (1998). 
 
As análises químicas específicas para determinação do enxofre também foram 
gravimétricas, de caráter quantitativo, obtendo-se os teores de enxofre total, na forma de 
sulfatos e de sulfetos presente nas amostras de agregado e argamassa. Os teores 
determinados representam os valores totais existentes nas amostras, a partir de ataque 
ácido. 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 5
2.2 Análises petrográficas/mineralógicas dos agregados 
As investigações petrográficas/mineralógicas dos agregados constituintes dos concretos 
foram realizadas fazendo-se o emprego da microscopia ótica de transmitida e luz refletida. 
 
As análises por microscopia ótica de luz transmitida foram realizadas em lâminas 
delgadas, e permitiram a classificação de origem dos agregados presentes, identificação 
de seus constituintes mineralógicos com o percentual semiquantitativo, além de verificar 
os minerais potencialmente reativos do ponto de vista da reação álcali-agregado, segundo 
a NBR 15577/3, entre outras características relacionadas à textura e relações 
petrogenéticas. Destaca-se que uma análise visual/macroscópica precedeu as análises 
por microscopia ótica das amostras, antes da preparação das lâminas, observando-se 
características gerais do material. 
 
Já na análise por microscopia ótica fazendo-se o uso da luz refletida, foi possível 
identificar os minerais opacos, e mais especificamente investigar eventuais sulfetos 
presentes nestes opacos em seções polidas das amostras de agregados extraídos dos 
concretos, sendo neste caso preparadas duas seções polidas para cada concreto. 
Observou-se sua textura, as alterações e inter-relações entre estes minerais presentes. 
Nesta etapa foi realizada uma análise tanto qualitativa como semiquantitativa. 
 
2.3 Análises petrográficas dos concretos 
A microestrutura dos testemunhos de concreto foi avaliada por um microscópio eletrônico 
de varredura (MEV) com espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDS) 
acoplada, para o estudo dos elementos químicos presentes (em amostras com superfície 
de fratura). Foi utilizado em paralelo um difratômetro de Raios X (fração argamassa dos 
concretos). Ambos os estudos tiveram o objetivo de avaliar alterações microestruturais 
nas amostras que pudessem justificar a ocorrência importante da fissuração observada 
nos blocos, auxiliando, por conseguinte o diagnóstico do fenômeno instalado. Precedendo 
estas análises, uma criteriosa inspeção visual foi feita e, em associação, foi feito o uso do 
microscópio ótico para auxiliar nas análises petrográficas dos concretos. 
 
3 Resultados e Discussões 
3.1 Reconstituição de traço 
Os dados de reconstituição de traço obtidos a partir das análises químicas e do 
proporcionamento das frações pasta e agregado, podem ser observados na Figura 2. 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 6
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
3,6
Concreto 01 Concreto 02
Tr
aç
o 
1:
 X
RI
SiO2
CaO
Média
 
Figura 2 – Traços determinados na base não volátil 
Tendo como referência os traços determinados a partir do “resíduo insolúvel”, “anidrido 
silícico” e “óxido de cálcio”, observa-se que não houve grande variação entre as 
determinações para cada amostra e, em média, os traços obtidos foram de 1:3,1 e 1:3,2 
para os concretos 1 e 2, respectivamente, tratando-se de concretos de mesma dosagem. 
Estimando-se o consumo de cimento destes concretos, a partir de alguns parâmetros 
genéricos como massa específica dos constituintes do concreto, análise química de um 
cimento de referência e relação a/c provável de 0,5, chega-se a um valor de 438 kg/m³ e 
433 kg/m³ para os concretos 1 e 2, respectivamente. 
 
Estes estudos de reconstituição de traço foram importantes para auxiliar no diagnóstico 
do problema dos blocos mesmo com as limitações apresentadas pela técnica. Verifica-se 
que o consumo de cimento estimado representa, em média, 435 kg/m³ (considerando um 
fck de 35MPa). Levando em consideração um rendimento térmico de 0,12°C/kg/m³ para o 
tipo de concreto em questão, tem-se uma elevação adiabática da ordem de 52°C. Como 
este concreto não foi refrigerado, a sua temperatura de lançamento pode ter atingido a 
casa dos 30°C, sendo possível, portanto que temperatura máxima, adiabática, atingida no 
interior do bloco de concreto tenha chegado a valores próximos de 82°C. 
 
A partir do apresentado anteriormente, esta situação se mostra preocupante haja vista 
que temperaturas acima de aproximadamente 65°C podem deflagrar a formação de 
etringita tardia (DEF) em concretos de cimento Portland. Estudos anteriores realizados 
por MELO (2010), MELO et al. (2010; 2011) mostram esta possibilidade. Para um 
concreto com consumo do cimento tipo CP IV da ordem de 350 kg/m³, a elevação 
adiabática da temperatura foi de aproximadamente 35ºC, subindo para 45ºC quando se 
empregou um consumo de 450 kg/m³ com o mesmo cimento. Nestes estudos relatados 
na literatura, considerando-se a temperatura do concreto fresco iguala 25ºC (temperatura 
ambiente), o que poderia ser bem maior dependendo da região do lançamento, estima-se 
que o pico de temperatura seja aproximadamente 60ºC e 70ºC, respectivamente. Já para 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 7
um CP II-F, o pico de temperatura seria de 75ºC para um consumo de 450 kg/m³, isto é, 
pouco maior do que a do cimento pozolânico. Os concretos contendo o CP IV foram 
investigados por análises microestruturais, sendo confirmada a presença de DEF. 
Considerando o exposto, pode-se dizer que os concretos estudados e apresentados neste 
trabalho com consumo da ordem de 435 kg/m³ também se mostram suscetíveis à DEF. 
 
3.2 Análises de enxofre 
Os resultados das análises de enxofre, expressos em %, determinadas nas frações 
agregado e argamassa dos concretos se encontram apresentados no gráfico da Figura 3. 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Agregado CP01 Argamassa CP01 Agregado CP02 Argamassa CP02
Te
or
 d
e 
S 
 (%
)
S sulfatos S Sulfetos S Total
00 0 0
 
Figura 3 – Teores de enxofre na forma de sulfeto e sulfato nos agregados e argamassas. 
 
Com base no estudo realizado por análise química, observa-se que os agregados não se 
mostram fonte de enxofre, seja de algum sulfato ou sulfeto, indicando fases presentes 
apenas na fração argamassa dos concretos, e nestas apenas como origem de sulfatos. 
 
Calculando o enxofre em termos de anidrido sulfúrico (SO3) e sulfatos (SO4) nas 
argamassas, considerando parâmetros estequiométricos, que é o que se usa mais 
correntemente, têm-se os dados apresentados na Figura 4. Os dados de SO3 chegam a 
valores próximos de 1,0% e 1,4%, e de SO4 aproximadamente 1,2% e 1,7% para os 
concretos 1 e 2, respectivamente. 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 8
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
Argamassa CP01 Argamassa CP02
Te
or
 e
m
 %
SO3 SO4
 
Figura 4 – Teores de SO3 e SO4 calculados para as argamassas dos concretos. 
Analisando o consumo de cimento médio dos concretos (435 kg/m³) obtido por 
reconstituição de traço, e estimando o traço empregado nos concretos, calculando-se o 
teor de SO3 em relação à massa de cimento, chega-se a valores aproximados de 3% e 
4,5% para os concretos 1 e 2, respectivamente, mostrando certa variação entre os 
concretos. De qualquer forma, estes dados obtidos se apresentam relativamente elevados 
em se tratando de compósito a base de cimento, o que indica um favorável ataque por 
sulfatos. Segundo as normas brasileiras de especificação para cimento, os valores 
máximos admissíveis para o trióxido de enxofre no cimento é de 4% para CPI, CPII, CPIII 
e CPIV. Sabe-se que os concretos da obra foram confeccionados com cimento sem 
adição, do tipo CP II. 
 
Na especificação NBR 7211/2009 para agregados, também é feita uma nota a respeito de 
limites em termos de SO4, como segue: “caso o teor total trazido ao concreto por todos os 
seus componentes (água, agregados, cimento, adições e aditivos químicos) não exceda 
0,2% ou que fique comprovado o uso de cimento Portland resistente a sulfatos, conforme 
a ABNT NBR 5737”, o agregado pode ser usado. Apesar desta norma tratar de sulfatos 
solúveis, e ainda apresentar um limite de 0,1% para o SO4 apenas no agregado, 
apresenta o limite acima trazido pelo concreto como um todo. Embora os agregados dos 
concretos não tenham apresentado qualquer contribuição de S (Figura 3), se for analisada 
a contribuição total do concreto no presente estudo (argamassa), os valores de SO4 se 
apresentam bem acima do limite de 0,2% (Figura 4) permitido, considerando neste 
trabalho todos os tipos de sulfato, e não apenas os solúveis, mas que podem já estar 
associados a fases deletérias. 
 
3.3 Análises petrográficas/mineralógicas dos agregados 
As análises petrográficas realizadas nos agregados, a partir dos testemunhos de concreto 
indicaram, em geral, características mineralógicas semelhantes entre si a partir das 
análises por microscopia ótica de luz transmitida. As rochas empregadas ali como 
agregados são em geral de origem graníticas. 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 9
Os agregados são constituídos prioritariamente por feldspatos (microclínio e plagioclásio) 
e quartzo, contendo também micas (biotita e muscovita), porém de forma restrita, além de 
alguns opacos e acessórios em menor proporção. Em relação à potencialidade 
mineralógica dos agregados para a reação álcali-agregado, tomando como referência a 
NBR 15577 (Parte 1 e 3), destaca-se que nos agregados analisados nas lâminas foram 
verificadas características importantes de potencialidade reativa como o quartzo 
deformado com extinção ondulante (variando de 15º a 35º). Foram identificados também 
os feldspatos potássicos (microclínio), que também podem contribuir para a reação 
expansiva. A Figura 5 mostra algumas das principais características mineralógicas dos 
agregados constituintes dos concretos. 
 
 
Figura 5 – Micrografia característica dos minerais constituintes dos agregados dos concretos. 
Legenda: Q: quartzo; Qeo: quartzo com extinção ondulante; FMc: feldspato 
microclínio; FPl: feldspato plagioclásio; Mb: mica biotita; Mm: mica muscovita. 
 
Na análise de opacos presentes nos agregados, foram identificados alguns destes 
minerais, como a ilmenita (óxido de ferro e titânio) e a pirita (sulfeto de ferro) na amostra 
01 e além dos minerais anteriores, a calcopirita (sulfeto de ferro) também na amostra 02. 
Vale destacar a baixíssima incidência destes sulfetos encontrados por microscopia, além 
dos mesmos se apresentarem bem preservados, sem qualquer tipo de alteração 
mineralógica. 
 
3.4 Análises petrográficas dos concretos 
As análises petrográficas dos concretos envolvendo inicialmente as inspeções visuais, 
que precedem as análises pelo microscópio eletrônico de varredura (MEV) e 
acompanham a preparação das amostras para o MEV indicaram características não 
comuns de serem encontradas em concretos normais, tanto na superfície dos concretos 
como no seu interior, como preenchimento parcial ou total nos poros por material branco. 
 
FMc 
Mm FPl 
Q-eo 
MbFPl 
Q 
FPl 
 0,5 mm 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 10
Foram identificadas também bordas escuras, ao redor de alguns agregados, sugestivas 
da reação álcali-agregado. Deve-se comentar que as duas amostras analisadas (Concreto 
01 e 02) se apresentaram semelhantes pela inspeção visual. Nas Figuras 6 a 9 se 
encontram registradas as principais características observadas durante a inspeção visual 
dos concretos. 
 
 
Figura 6 – Deposições no interior de um poro 
(Concreto 01). 
Figura 7 – Bordas escuras no contorno dos 
agregados 
(Concreto 01). 
 
 
Figura 8 – Material branco preenchendo 
parcialmente um poro da amostra e revestindo outro 
poro (Concreto 02). 
Figura 9 – Superfície do testemunho indicando 
vários agregados com bordas (Concreto 02). 
 
 
Por microscopia ótica, além das características mineralógicas importantes observadas 
nos agregados, nas lâminas preparadas dos concretos foi possível verificar durante as 
análises petrográficas características indicativas de reação química como bordas ao redor 
dos agregados e poros contendo deposição de material (Figuras 10 e 11). 
 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 11
 
Figura 10 – Fragmento de agregado com borda no 
seu entorno (Concreto 01). 
Figura 11 – Poro totalmente preenchido 
(Concreto 02). 
 
Nas análises envolvendo a microscopia eletrônica de varredura (MEV), as duas amostras 
de concreto analisadas também se apresentaram bem semelhantes, e dentre as 
principais características observadas, se encontram: os poros (que nainspeção visual se 
apresentavam com deposições brancas), independente de seu tamanho, contendo 
produtos aciculares, na sua maioria, sugestivos de fases sulfatadas, além de formações 
massivas. Em algumas regiões, verificaram-se também fissuras acompanhando os poros, 
quando preenchidos pelos novos produtos formados. Alguns outros poros também 
continham material maciço gretado sílico-alcalino, característico do gel, e entre eles 
alguma incidência de formação botrioidal além de produtos cristalizados na forma de 
rosáceas e rendado, todos característicos da RAA (Hasparyk, 20011). Observou-se 
também a concentração das duas fases neoformadas mencionadas, de forma simultânea, 
em alguns pontos das amostras analisadas. 
 
Deposições aciculares sobre o agregado também foram visualizadas, sugerindo reação 
com o agregado. Nas bordas observadas na inspeção visual, as características indicam a 
reação da pasta com o agregado, seja envolvendo fases sulfatadas como a própria 
reação álcali-agregado. Em algumas regiões localizadas o agregado também se 
apresentou fragmentado, além de ter sido verificada pulverulência, bem como a incidência 
pontual de algumas fissuras na pasta. 
 
As micrografias apresentadas nas figuras a seguir apresentam algumas das 
características microestruturais observadas nos concretos analisados, além de alguns dos 
espectros indicando o resultado das microanálises realizadas por EDS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 12
 
Figura 12 – Cristais sulfatados mal formados 
dispersos na pasta (Concreto 01). 
Figura 13 – Borda na zona de transição preenchida 
por cristais massivos de etringita (Concreto 01). 
 
 
Figura 14 - Gel maciço gretado sílico cálcico alcalino 
na pasta que se apresentava esbranquiçada na 
inspeção visual (Concreto 01). 
Figura 15 - Rosáceas da RAA próximas a um poro 
contendo gel gretado (Concreto 01). 
 
Figura 16 – Espectro da borda na Figura 13. Figura 17 – Espectro típico das fases da Figura 15. 
 
agregado 
pasta 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 13
 
Figura 18 – Poros de tamanhos variados totalmente 
preenchidos por cristais aciculares sugestivas da 
etringita (Concreto 02). 
 
Figura 19 - Aglomerado de fases sulfatadas na 
pasta. (Concreto 02). 
Figura 20 – Cristais sílico-alcalinos da RAA dentro de 
um poro (Concreto 02). 
Figura 21 – Borda maciça gretada (Concreto 02). 
 
Figura 22 – Espectro da região destacada na Figura 
18. 
Figura 23 – Espectro da região destacada na Figura 
21. 
 
As análises realizadas por difração de raios X das amostras foram auxiliares às do MEV, 
e permitiram a identificação dos principais constituintes mineralógicos das argamassas 
dos concretos, porém destaca-se que as fases oriundas dos agregados muitas das vezes 
interferem e se sobrepõem às fases da pasta, dificultando/mascarando as interpretações 
agregado 
pasta 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 14
pela alta cristalinidade dos minerais. As fases detectadas como oriundas dos agregados 
são compatíveis com os minerais presentes, sendo as mesmas para as duas amostras 
analisadas, corroborando as análises mineralógicas por microscopia. Já nas fases 
indicadas como sendo oriundas da pasta, a etringita e a gipsita foram verificadas na 
amostra 01, mas apenas a etringita na amostra 02. Foram identificados também os 
hidróxidos e carbonatos de cálcio (portlandita e calcita) em ambas as amostras 
analisadas. Por esta técnica de difração de raios X, comprova-se a presença das fases 
sulfatadas visualizadas nas análises realizadas por microscopia eletrônica. 
 
4 Considerações 
Com base no quadro fissuratório observado em campo e tendo como referência os 
resultados dos estudos laboratoriais nos testemunho de concreto apresentados neste 
trabalho, pode-se dizer que a estrutura de concreto apresenta alterações químicas que 
podem ter afetado a sua integridade. 
 
As análises visuais já indicaram algumas destas alterações, a partir dos vários poros com 
deposições que foram detectados além das bordas no contorno de alguns agregados. 
Nas análises microestruturais mais detalhadas, os produtos neoformados puderam ser 
confirmados, indicando fases tanto da reação álcali-agregado como fases sulfatadas. A 
característica que se destacou neste tipo de análise foi a identificação da presença 
simultânea dos dois tipos de patologia. Além destas constatações, as análises químicas 
também indicaram a presença de fases sulfatadas nas argamassas dos concretos, 
corroborando as análises microestruturais. Vários destes produtos já são conhecidos e se 
encontram relatados na literatura específica (Hasparyk, 2005, Melo, 2010). 
 
A incidência da reação álcali-agregado pode ser explicada a partir das análises 
petrográficas/mineralógicas dos agregados constituintes dos concretos, onde foram 
detectados minerais potencialmente reativos. Em relação às fontes de sulfatos, a priori, se 
descarta a hipótese da causa ter sido interna, e oriunda dos agregados, seja de sulfatos 
ou sulfetos. Na análise mineralógica específica de sulfetos, estes minerais não se 
mostraram tão importantes por ter causado algum tipo de ataque por sulfatos, haja vista 
sua baixa incidência. Nas análises químicas dos agregados, nem os sulfatos e sulfetos 
foram sequer detectados. Além disto, análises do solo da região convergem para baixos 
teores de sulfatos, o que descartaria, portanto a hipótese de um ataque externo por 
sulfatos. Diante do exposto, e levando em consideração os dados de reconstituição de 
traço, a partir do consumo de cimento estimado, e a possibilidade da massa de concreto 
ter atingido a casa dos 80ºC a partir do calor de hidratação, muito provavelmente os 
concretos experimentam, em associação com a RAA, um ataque interno por sulfatos 
característico da formação tardia da etringita (DEF). 
 
Sabe-se que como resultado da RAA, são formados produtos que, na presença de 
umidade, são capazes de expandir, gerando fissurações, deslocamentos e podendo levar 
a um comprometimento das estruturas de concreto” (Hasparyk, 2005). 
 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 15
Já as reações envolvendo os sulfatos, denominado ataque por sulfatos, também são 
reações químicas expansivas onde os sulfatos reagem com a pasta de cimento 
originando na sua maioria a etringita, podendo também ser formada a gipsita. 
Dependendo da fonte, grau e tipo de ataque por sulfatos, este processo também pode 
levar o concreto à deterioração em função das expansões, fissurações, entre outros 
problemas estruturais. 
 
Com base no diagnóstico da RAA e DEF, o bloco de fundação do qual foram extraídos os 
testemunhos de concreto encontra-se com sua durabilidade comprometida considerando 
que as medidas mitigadoras para os tipos de ataque envolvidos são na sua maioria 
paliativas. Uma análise global do mesmo bem como dos demais da edificação em 
questão está sendo feita, levando em consideração não só o tipo de estrutura, mas 
também as suas condições de exposição entre outros aspectos e características que se 
façam importantes com o objetivo de avaliar a influência das patologias instaladas no seu 
desempenho e durabilidade e a necessidade de eventuais intervenções nos mesmos. 
 
Referências 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15577-3: Agregados - 
Reatividade álcali-agregado - Parte 3: Análise petrográfica para verificação da potencialidade 
reativa de agregados em presença de álcalis do concreto. Rio de Janeiro, 2008. 
 
______. NBR 7211: Agregados para concreto – especificação. Rio de Janeiro, 2009. 
 
DURAND et al. A special history case about severe damages due to freezing and thawing 
combined with sulfate migration and ASR at Rapides-des-Quinze Hydraulic Structures,12th 
International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete. Beijing, China, 
International Academic Publishers, 2004. 
 
FAMY, C.; SCRIVENER, K.L; ATKINSON, A.; BROUGH, A.R. Influence of the storage 
conditions on the dimensional changes of heat-cured mortars. Cement and concrete 
research, v. 31, p. 797-805, 2001. 
 
FERNANDES, I.; SILVA, A. S.; GOMES, J. P. Characterization of AAR in Fagilde Dam, 13th 
International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete. Trondheim, Norway, 
BROEKMANS, M.A.T.A; WIGUM, B.J. (editors), 2008. 
 
HASPARYK, N. P. Investigação de concretos afetados pela reação álcali-agregado e 
caracterização avançada do gel exsudado. Tese (Doutorado em Engenharia) – Programa de 
Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFRGS, Porto Alegre, 2005. 
 
HASPARYK, N. P. Reação álcali-agregado no concreto. In: Concreto: Ciência e Tecnologia. 
1ª Edição. São Paulo: IBRACON. Editor Geraldo Cechella Isaia, vol. II, cap. 27, p. 933-101, 
2011. 
 
 
ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 16
IPT - INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO. 
Reconstituição de traço de concreto e argamassas. Publicação, 103 - Boletim, 25, São 
Paulo : 1940. 
 
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto - microestrutura, propriedades e materiais. 
3ª Edição (1ª Edição: tradução). São Paulo: Ed. IBRACON. Revisores e Coordenadores: 
Nicole Pagan Hasparyk, Paulo Helene, Vladimir Antonio Paulon, 2008, 674p. 
 
MELO, S. K. Estudo da formação da etringita tardia em concreto por calor de hidratação do 
cimento. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Programa de Pós-Graduação em 
Geotecnia e Construção Civil, UFG, Goiânia, 2010. 
 
MELO, S. K.; HASPARYK, N. P.; CARASEK, H.; MARTINS, C. Estudo da formação da 
etringita tardia (DEF) em concreto de cimento Portland pozolânico por calor de hidratação. 52º 
Congresso Brasileiro do Concreto. Fortaleza. Anais... São Paulo:IBRACON, 2010. 
 
MELO, S. K.; HASPARYK, N. P.; CARASEK, H.; SILVA, H. H. A. B.; MARTINS, C. Influência 
do calor de hidratação na formação da etringita tardia (DEF) em concreto de cimento Portland 
pozolânico. 53º Congresso Brasileiro do Concreto. Florianópolis. Anais... São 
Paulo:IBRACON, 2011. 
 
OWSIAK, Z. Effect of alkali-silica reaction on the rate delayed ettringite formation in steam 
cured mortars, 13th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete. 
Trondheim, Norway, BROEKMANS, M.A.T.A; WIGUM, B.J. (editors), 2008. 
 
SHAYAN, A.; AL-MAHAIDI; R.; XU, A. Durability and strength assessment of AAR-affected 
bridge deck planks. 13th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in 
Concrete. Trondheim, Norway, BROEKMANS, M.A.T.A; WIGUM, B.J. (editors), 2008. 
 
QUARCIONI, V. A. Reconstituição de traço de argamassas: atualização do Método IPT. 
Dissertação de Mestrado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo. 
1998, 188 p. 
 
SHAYAN, A.; MORRIS, H. Combined deterioration problems in a coastal bridge in NSW, 
Australia, 12th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete. 
Beijing, China, International Academic Publishers, 2004. 
 
SILVA, A. S.; GONÇALVES, A. F.; PIPA, M. Diagnosis and prognosis of Portuguese concrete 
railway sleepers degradation – a combination of ASR and DEF. 13th International 
Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete. Trondheim, Norway, 
BROEKMANS, M.A.T.A; WIGUM, B.J. (editors), 2008. 
 
TAYLOR, H. F. W. Cement Chemistry. London: Thomas Telford, 2nd edition, 1997. 
 
TAYLOR, H.F.W.; FAMY, C.; SCRIVENER, K.L. Delayed ettringite formation. Cement and 
Concrete Research, v.31, p.683-693, 2001.