Tecnicas de Inspeção e Patologia Complemento

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Técnicas de Inspeção e 
Patologia 
TC 034 Materiais de Construção III 
José Marques Filho 
José Marques Filho 
REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO 
2 
José Marques Filho 
Reação Álcali-Agregado (RAA) 
3 
 AGREGADOS INERTES? 
 Muitos minerais são instáveis em ambiente alcalino. 
 
 
 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO (RAA) 
 Reação química que ocorre entre íons alcalinos presentes no 
concreto e alguns minerais reativos. 
 
 A reação gera produtos expansivos (gel) capazes de 
microfissurar o concreto, causando a perda de elasticidade, 
resistência mecânica e durabilidade (MEHTA e MONTEIRO, 2008). 
 
José Marques Filho 4 
 JUSTIFICATIVAS 
 De acordo com Hasparyk (2005), após a instalação da RAA em 
uma estrutura de concreto, não se conhece uma medida eficiente e 
ao mesmo tempo econômica para combatê-la. 
 
 Apesar dos vários estudos desenvolvidos mundialmente, ainda 
não foi definido um método rápido e eficaz para avaliar esta reação 
RAA (Tiecher, 2006) . Portanto, o conhecimento dos métodos 
investigativos mais empregados é imprescindível para a realização 
de investigação e diagnóstico da RAA. 
 
 
 
José Marques Filho 
Mecanismo do Processo de Reação 
5 
 Fonte: Ferraris (2000) apud Valduga (2002) 
Sintomas: 
 
• fissuras em forma de 
mapa; 
 
• descoloração do 
concreto; 
 
• deslocamentos 
estruturais; 
 
• exsudação de gel 
sílico-alcalino. 
 
 
 (Paulon, 1981) 
 
 
 
 
 
 
José Marques Filho 
Tipos de RAA 
6 
O: 
• Reação álcali-sílica (RAS): reação que participam a sílica reativa dos 
agregados e os álcalis, na presença do hidróxido de cálcio originado 
pela hidratação do cimento, formando um gel expansivo (NBR 15577-
1/2008). 
 
 
• Reação álcali-silicato (RAS): é um tipo específico de reação álcali-sílica 
em que participam os álcalis e alguns tipos de silicatos presentes em 
certas rochas (NBR 15577-1/2008). 
 
• Reação álcali-carbonato (RAC): reação em que participam os álcalis e 
agregados rochosos carbonáticos, não há formação de gel expansivo 
e a deterioração do concreto ocorre devida à desdolomitização da 
rocha e o consequente enfraquecimento da ligação pasta-agregado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
José Marques Filho 
Fatores Relevantes 
7 
PRINCIPAIS FATORES INTERVENIENTES : 
• Teor de álcalis: consumo e equivalente alcalino do cimento, agregados 
contaminados, fontes externas e aditivos; 
 
• Agregados: composição granulométrica e características mineralógicas 
(teor de agregados reativos); 
 
• Umidade: requisito para expansão, favorece a migração dos íons 
alcalinos; 
 
• Temperatura : catalisador; 
 
• Tensões no concreto: retarda a fissuração e reduz a expansão em 
direção ao carregamento; 
 
• Tempo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
José Marques Filho 8 
INSPEÇÃO VISUAL “IN LOCO” 
É o primeiro passo para a investigação de estruturas de concreto 
afetadas pela RAA. 
 
 
Quando há indícios da ocorrência da RAA, é necessário a realização 
uma inspeção in situ e a extração de testemunhos de concreto para 
ensaios laboratoriais (ALVES et. al., 1997). 
 
Verifica-se todas as manifestações patológicas visualizáveis, buscando 
correlacioná-las com os sintomas característicos da RAA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 9 
 
Métodos de Investigação 
José Marques Filho 10 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 11 
INSPEÇÃO VISUAL EM TESTEMUNHOS DE CONCRETO – MÉTODO IDC 
 
• Índice de Deterioração do Concreto (IDC)  Avalia a deterioração de 
concretos afetados pela RAA. 
 
 
• O índice IDC é determinado sobre a superfície polida de testemunhos 
de concreto, preparadas a partir de cortes longitudinais. 
 
• O IDC é obtido pela marcação de um quadrado de lado igual a 150 
mm e 
 Em seguida as amostras são analisadas ao microscópio 
estereoscópico atribuindo-se pesos para cada defeito 
identificado 
 Após soma-se os pesos, obtendo-se o índice de deterioração 
(ID). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
12 
I
D 
José Marques Filho 13 
ANÁLISE PETROGRÁFICA  Pode ser utilizada para rocha e para 
concreto 
 
POSSIBILITA: 
 
• Obtenção de informações qualitativas; 
 
• Caracterização mineralógica e textura dos agregados (VIEIRA 
& OLIVEIRA, 1997); 
 
• Identificação de fases mineralógicas reconhecidamente 
instáveis (VALDUGA 2007); 
 
• Investigação de concretos afetados pela RAA. 
 
 
 
 
 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 14 
Microscópio Óptico de Luz 
Transmitida 
Fotomicrografias de poro com 
gel 
Lâminas delgadas com 30 μm de 
espessura 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 15 
MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV) E ESPECTROSCOPIA 
DE ENERGIA DISPERSIVA DE RAIOS X (EDS) 
 
POSSIBILITA: 
 
 Investigação da morfologia através de produção de imagens com alta 
resolução; 
 
 Caracterização dos elementos químicos dos produtos da RAA (MARUSIN, 
1995). 
 
 Identificação precisa dos produtos da RAA, auxiliando no diagnóstico do 
concreto afetado. 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 16 
 
(a) imagem e espectro de superfície de fratura, região da argamassa 
(ampliação 412 X) 
 
(b) percentual atômico 
 
 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 17 
DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX) 
 
POSSIBILITA: 
 
 
 determinação das fases cristalinas presentes nos materiais, ela é 
utilizada para obtenção de informações sobre a estrutura, composição e 
estado de materiais (DAL MOLIN, 2007). 
 
 
 caracteriza a presença de silicatos amorfos, confirmando a presença de 
géis de RAA. 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 18 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 19 
MÉTODO ACELERADO DE BARRAS DE ARGAMASSA 
 
Submissão de barras de argamassa à determinadas condições e medição de 
expansões. 
 
NBR 15577-4/08 
 
As barras de argamassa (2,5 x 2,5 x 28,5cm) são moldadas com uma relação 
água/cimento (padrão) de 0,47 e colocadas em imersão de solução alcalina 
(NaOH, 1N, 80 °C). 
 
As leituras de referência são realizadas aos 16 e 30 dias: 
 
Expansão < 0,19% aos 30 dias → considerado potencialmente inócuo; 
Expansão > 0,19% aos 30 dias → considerado potencialmente reativo; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 20 
Disposição das barras de 
argamassas dentro do tanque com 
a solução (NaOH, 1N a 80 °C) 
Leitura de expansão em barras de 
argamassa 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 21 
MÉTODO ACELERADO DE BARRAS DE ARGAMASSA 
 
 
POSSIBILITA: 
 
 
Determinação do potencial reativo do agregado em análise com objetivo: 
 
1) Preventivo/investigativo: agregado em análise e cimento padrão; 
2) Mitigação: agregado reativo, cimentos e adições; 
3) Reatividade residual: agregado já em reação e cimento padrão;MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 22 
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
0.450
0.500
2 16 30
E
x
p
a
n
s
ã
o
 (
%
) 
Tempo (dias) 
Média
Jazida
Média
Barragem
0,10% Limite 0,19%
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 23 
MÉTODO DE PRISMAS DE CONCRETO 
 
Submissão de prismas de concreto à determinadas condições e medição 
de expansões. 
 
NBR 15577-6/08 
 
Os prismas de concreto (7,5 x 7,5 x 28,5cm) moldados em condições 
padronizadas são expostos em ambiente saturado com água à 
temperatura de 38 ºC. 
 
Leitura de referência  após um anos de ensaio: 
 
Expansão < 0,04% → o agregado é considerado potencialmente inócuo; 
Expansão > 0,04% → o agregado é considerado potencialmente reativo; 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 24 
MÉTODO DE PRISMAS DE CONCRETO 
 
POSSIBILITA: 
 
 
Determinação do potencial reativo do agregado em análise com 
objetivo: 
 
 
1) Preventivo/investigativo: agregado em análise e agregado 
reativo; 
2) Mitigação: agregado reativo, combinação de materiais 
cimentícios. 
 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 25 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 26 
DETERMINAÇÃO DE EXPANSÃO RESIDUAL EM TESTUMUNHOS DE 
CONCRETO 
 
 
Metodologias  correspondem a adaptações das normas de 
determinação da expansão em prismas de concreto e determinação da 
expansão em barras de argamassa pelo método acelerado. 
 
 
 
POSSIBILITA: 
 
 
 determinação de expansão residual 
 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO DE ESTRUTURAS DE 
CONCRETOS AFETADAS PELA RAA 
José Marques Filho 
VISUALIZAÇÃO RAA 
27 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 28 
Reação álcali-agregado 
 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
 
Poros na argamassa revestido 
com produto branco (6,4 X) 
Microscopia Ótica 
 
As análises microscópicas petrográficas 
do agregado e das barras de argamassa 
são obtidas com auxílio do microscópio 
estereoscópico (amostra em superfície 
plana semi-polida) e complementado por 
análise ao microscópio polarizador de 
luz transmitida (em lâmina delgada). 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 29 
Microscopia Ótica 
Poro próximo ao agregado 
revestido com produto branco 
(16,0 X) 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Reação Álcali Agregado 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 30 
Microscopia Ótica 
Faixa quartzosa (1) no contato entre o mármore (à esquerda) e o 
calcário (à direita). Cristais de quartzo estirados com extinção 
ondulante (2), calcário arenoso (3); lente de quartzo e mármore 
calcítico (4) com cristais bem desenvolvidos de calcita (5) e quartzo (6). 
Imagem ao microscópio ótico; nicóis cruzados; aumento de 25x. 
1 
2 
4 
3 
5 
6 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Reação Álcali Agregado 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 31 
Microscopia Eletrônica de Varredura 
Poro Preenchido com Gel 
Gretado Botrioidal 
(800 X) 
Gel Maciço Gretado no Poro 
(450 X) 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Reação Álcali Agregado 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 32 
Microscopia Eletrônica de Varredura 
Poro com Gel Maciço 
Próximo ao Agregado 
(280 X) 
Poro com Produto na Forma 
Rendada 
(2.200 X) 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Reação Álcali Agregado 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 33 
Microscopia Eletrônica de Varredura 
Gel Amorfo no Poro 
(2.600 X) 
Produto Cristalizado (C) 
entre Agregados (A) 
(6.900 X) 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Reação Álcali Agregado 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 34 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Reação Álcali Agregado 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 35 
 
(trisulfoaluminato de cálcio) 
ETRINGITA DE HIDRATAÇÃO 
 
A etringita é conhecida como o primeiro 
hidrato a se formar quando o cimento 
entra em contato com a água, sendo um 
produto de hidratação normal de ser 
encontrado em concretos. 
 
Este produto é responsável pelo 
enrijecimento (perda de consistência) e 
início da pega (solidificação dada pela 
C3A) da pasta. 
MEV- 7.000X – cristais aciculares de etringita
C3A (aluminato tricálcico) + CaSO4 (gesso) + H2O => C6AS3H32 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Formação de Etringita Secundária ou Tardia 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 36 
 reduzir a solubilidade do C3A, caso 
contrário as fases aluminatos se 
formariam rapidamente endurecendo o 
concreto nas primeiras horas, evitando a 
praticidade de sua utilização; 
 
 Aumenta a solubilidade dos silicatos 
(pela presença do SO4), acelerando a 
velocidade de hidratação da fase C3S, 
que contribui para o final da pega. 
Motivo do uso do gesso (regulador de pega): 
 
Retarda pega causada pelo C3A e acelera a pega causada pelo C3S: 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Formação de Etringita 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 37 
 
 
ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA: 
 
Uma outra possibilidade, de acordo com 
Mehta & Monteiro e Neville, é que este 
produto (a etringita) possa ser formado 
em concretos, já no estado endurecido, 
quando do ataque externo por sulfatos 
de cálcio que podem estar presentes em 
solos ou águas freáticas. 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Formação de Etringita 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 38 
 
 
ETRINGITA CLÁSSICA - SECUNDÁRIA: 
 
Segundo Mehta & Monteiro, há uma 
concordância geral que as expansões no 
concreto relacionadas aos sulfatos são 
associadas à formação da etringita e apesar 
dos mecanismos de expansão não estarem 
bem definidos, acredita-se que esta expansão 
possa estar associada ao crescimento de seus 
cristais ou à adsorção de água deste produto 
em meio alcalino. 
 
Outro produto que também pode ser 
formado e causar expansões a partir de um 
ataque por sulfatos é a gipsita. Amostra polida - interface/poro 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Formação de Etringita 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 39 
 
 
 
 
ETRINGITA SECUNDÁRIA: 
MEV - Finas placas de monosulfato de cálcio 
Concretos que utilizarem cimentos com 
elevados teores de C3A estão sujeitos a 
formação de monosulfatos. 
 
Alguns dias após a hidratação do cimento, 
acaba o gesso (CaSO4), fazendo com se 
processe a reação: 
 
C3A + etringita (fornece S) => monosulfato 
 
(fase instável) C4ASH18 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Formação de Etringita 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
age
ns 40 
 
 
 
 
ETRINGITA SECUNDÁRIA: 
MEV - Finas placas de monosulfato de cálcio 
Concretos que utilizarem cimentos com 
elevados teores de C3A estão sujeitos a 
formação de monosulfatos. 
 
Alguns dias após a hidratação do cimento, 
acaba o gesso (CaSO4), fazendo com se 
processe a reação: 
 
C3A + etringita (fornece S) => monosulfato 
 
(fase instável) C4ASH18 
Fissuras Posteriores ao Endurecimento 
Formação de Etringita 
José Marques Filho 
Pat
olog
ias 
em 
Barr
agens 41 
 
 
 
 
ETRINGITA SECUNDÁRIA: 
 
O ataque pode ocorrer quando há 
formação de monosulfato (cimentos 
c/ elevados teores de C3A). 
 
O monosulfato C4ASH18 (fase 
instável) em presença de uma fonte 
externa à pasta de sulfatos (SO4
--
) 
=> etringita C6AS3H32 
José Marques Filho 42 
 
 
 
José Marques Filho 
UFPR-Universidade Federal do Paraná 
COPEL Participações 
jmarques@copel.com 
(41) 3331 4400 
Técnicas de Inspeção e Patologia