Aula 5 Reação Álcalis-Agregado

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REAÇÃO 
ÁLCALI-AGREGADO
Profa. Dra. Eliana Barreto Monteiro
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Ocorre entre o álcalis do cimento (ou de outras fontes) e a sílica
ativa do agregado. Essa reação forma um gel de álcali-silicato 
que preenche os poros do agregado, diminuindo sua aderência 
com a pasta de cimento e expandindo quando em contato com a água
Conceito:
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Conceito:
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ANDRADE, 2016
5ANDRADE, 2016
6Fonte: ANDRADE, 2016
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7Fonte: ANDRADE, 2016
8Fonte: ANDRADE, 2016
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Então todo concreto vai ter RAA?
Não, é preciso um Alto teor de Álcalis, Agregado Reativo e Água
 Análise dos Álcalis: Maiores em cimentos mais puros.
Fonte: http://www.ecivilnet.com/artigos/cimento_portland_composicao.htm
Menos Clínquer;
Menos Álcalis;
Menos RAA!
COMO EVITAR?
BURGOS, 2018
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Então todo concreto vai ter RAA?
Não, é preciso um Alto teor de Álcalis, Agregado Reativo e Água
Agregados Reativos: 
Ensaios Laboratoriais 
• Ensaios Petrográficos;
• Microscopia Estereoscópica e Óptica; 
• Análise dos Agregados;
• Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV);
• Expansão do Agregado Graúdo;
BURGOS, 2018
Então todo concreto vai ter RAA?
Não, é preciso um Alto teor de Álcalis, Agregado Reativo e Água
 Água: Impermeabilização do 
bloco de fundação e 
utilização de concreto menos 
poroso
BURGOS, 2018
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Que estruturas estão mais sujeitas a RAA?
 Estruturas que usem cimentos com mais Clínquer e 
sujeitas a umidade constante. Exemplos:
Bloco de Coroamento Bloco de Fundação Barragens
BURGOS, 2018
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Mas existe na superestrutura também!!!! 
Em quanto tempo a reação irá acontecer?
BURGOS, 2018
 O surgimento de fissuras não ocorre em um 
determinado tempo específico;
 Ocorrência varia de acordo com a temperatura, 
e principalmente a UMIDADE;
 A literatura apresenta intervalos de surgimento 
que variam de 5 a 50 anos;
 As expansões tendem a parar quando todos os 
minerais reativos presentes no agregado 
tiverem sido consumidos. 
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Processo de Reação Álcali-Agregado 
Fonte: CAVALCANTE (2009)
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Manifestação Patológica:
EXPANSÃO
FISSURAÇÃO
PERDA DE 
ADERÊNCIA
PERDA DE
ELASTICIDADE
PERDA DE
DURABILIDADE
Causa de deteriorações de estruturas localizadas em 
ambientes úmidos, tais como barragens, estacas de
pontes e estruturas marinhas
FISSURAÇÃO SUPERFICIAIS PROFUNDASOU=
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Álcalis do Cimento:
Na2O
pH
Cimento com baixa alcalinidade Na2O
Cimento com alta alcalinidade Na2O
A forma de ataque no concreto envolve a quebra da estrutura
da sílica por íons hidroxila e adsorção de íons metálicos-alcalinos
na superfície recém criada dos produtos da reação 
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Condições Ambientais Favoráveis a 
Reação Álcali-Agregado
> UMIDADE
> TEMPERATURA
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Fatores que Influenciam o Fenômeno:
Conteúdo de álcalis do cimento e consumo de cimento do concreto
Contribuição de íons alcalinos de outras fontes 
(aditivos e penetração da água do mar)
Quantidade, tamanho e reatividade aos álcalis presentes no cimento
Disponibilidade de umidade junto a estrutura do concreto
 Temperatura ambiental 
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 Reação Álcali-Sílica
 Reação Álcali-Silicato
 Reação Álcali-Carbonato
Tipos de Reações:
É a reação química que 
envolve íons alcalinos e 
hidroxilas, originários na 
hidratação do cimento e o 
agregado, cuja fase 
mineralógica contenha 
sílica na forma amorfa.
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 Reação Álcali-Sílica
 Reação Álcali-Silicato
 Reação Álcali-Carbonato
Tipos de Reações: Mais lenta que a álcali-sílica, envolvendo silicatos 
presentes nos feldspatos,
rochas sedimentares, 
quartzitos e magmáticas
Força da expansão do Gel (Lab.) = 2,2 MPa a 10,3 MPa 
(Fonte: Prezi, Monteiro e Sposito, 1997)
Força da expansão do Gel (Prática) = 6 MPa a 7 MPa 
(Fonte: Diamond, 1989)
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 Reação Álcali-Sílica
 Reação Álcali-Silicato
 Reação Álcali-Carbonato
Tipos de Reações:
É a reação que ocorre 
entre os álcalis do 
cimento e calcário, 
havendo formação de 
brucita Mg(OH)2 e 
regeneração de 
hidróxidos alcalinos, 
não havendo formação 
de gel expansivo como 
na reação álcali-sílica.
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O que Podemos Fazer para Controlar a Expansão?
Substituir parte do cimento de alta alcalinidade 
por adições cimentíceas ou pozolânicas
Em relação ao cimento:
Em relação ao agregado:
“Adoçar” o agregado reativo com 25 a 30 % de calcário
ou qualquer outro agregado não reativo 
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Alternativas para Inibir a Reação Álcali-Agregado
Relação Água/Cimento Baixa
Material Cimentício 
Baixo Teor de Álcalis
Adições de Minerais 
Pozolânicas
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Teores de Adições Minerais/Pozolânicas 
Empregadas para Inibição da RAA
Fonte: (HASPARYCK, 2005)
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Fonte: PAZINI, 2003
Mecanismo da RAA
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DETERIORAÇÃO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
CAUSAS QUÍMICAS – ATAQUE ÁLCALI-AGREGADO
(SILVA, 2013)
32(SILVA, 2013)
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Identificação
Gel disposto na interface do agregado com a pasta
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HISTÓRICO NO MUNDO
 STANTON (1940)
 REAÇÃO QUÍMICA ORIGINADA
PELOS HIDRÓXIDOS ALCALINOS
LIBERADOS PELO CIMENTO E
PELA SÍLICA CONTIDA EM 
CERTOS AGREGADOS.
 HANSEN (1944) 
 MECANISMOS DE EXPANSÃO DO GEL:
 PRESSÃO OSMÓTICA
 DÉCADAS DE 50 E 60 
 NENHUM ESTUDO SIGNIFICATIVO.
 DÉCADAS DE 70, 80, 90
 BARRAGENS E PONTES INTENSAMENTE AFETADAS.
(FREIRE, 2013)
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HISTÓRICO NO MUNDO
Número de estruturas de concreto afetadas pela RAA
Fonte: (ANDRADE, 2005 apud SILVA, 2007)
Identificada em 
mais de 50 
países
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HISTÓRICO NO BRASIL
 1978 – USINA APOLÔNIO SALES DE OLIVEIRA - BA
 1º CASO CONFIRMADO NO BRASIL
Recuperação – Abertura Juntas Expansão
4 anos após a construção
 USINAS PAULO AFONSO I, II, III - BA
Diagnóstico: Década de 70, através de fissuras
verticais e horizontais nas juntas sendo
comprovado por análise petrográfica em 1988
(FREIRE, 2013)
 Paulo Afonso I: Identificado 1978 - 23 anos após a construção;
 Paulo Afonso II: Identificado 1978 - 16 anos após a construção
 Paulo Afonso III: Identificado 1978 - 5 anos após a construção
 Paulo Afonso IV: Identificado 1984 - 4 anos após a construção
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Barragem de Tapacurá
Muitos vazamentos 
causados 
pelo RAA. 
Foi recuperada 
HISTÓRICO EM PERNAMBUCO
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E o que o Recife tem a ver com isso???
 Em 2004, ocorre a 
queda do Edf. 
Areia Branca, com 
12 andares e 28 
anos de 
construído.
(BURGOS, 2018)
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E o que o Recife tem a ver com isso???
(BURGOS, 2018)
 Investigação do Edf. Areia Branca.
Com a queda do Areia Branca, diversos 
edifícios da RMR realizaram inspeções em 
suas fundações, onde vários identificaram 
fissuras tipo mapa características de RAA.
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Por que Recife???
(BURGOS, 2018)
 Cavalcante (2007) estudou 5 pedreiras que 
forneciam agregados ao Recife
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Por que Recife???
(BURGOS, 2018)
 Cavalcante (2007) estudou 5 pedreiras que forneciam 
agregados ao Recife
Fonte: http://edsonprof.blogspot.com/2013/12/raa-reacao-alcali-agregado.html
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E a agora?
 O RAA não pode ser removido da estrutura.
 Tem que se “conviver” com o fantasma do RAA.
 Medidas mitigadoras: Evitar contato com a água e 
criar tensões que impeçam a expansão do gel 
(protensão)
TraçãoCompressão
(BURGOS, 2018)
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NORMATIZAÇÃO DA RAA
N
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ABNT NBR 15.577/2018
(FREIRE, 2013)
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NORMATIZAÇÃO DA RAAABNT NBR 15.577/2018
• Parte 1: Guia para avaliação da reatividade potencial e 
medidas preventivas para uso de agregados em concreto
• Parte 2: Coleta, preparação e periodicidade de 
ensaios de amostras de agregados para concreto
• Parte 3: Análise petrográfica para verificação da 
potencialidade reativa de agregados em presença de 
álcalis do concreto
• Parte 4: Determinação da expansão em barras de 
argamassa pelo método acelerado
• Parte 5: Determinação da mitigação da expansão em 
barrasde argamassa pelo método acelerado
• Parte 6: Determinação da expansão em prismas de 
concreto
• Parte 7: Determinação da expansão em prismas de 
concreto pelo método acelerado
Barras de 
Argamassa
Prisma de 
Concreto
(BURGOS, 2018)
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PREVENÇÃO DA RAA
 ABECE - PLANO DE VISTORIA DE EDIFICAÇÕES (2005)
1. PARA EDIFÍCIOS COM MAIS DE 10 ANOS
 INSPEÇÃO NOS ELEMENTOS DE FUNDAÇÃO (SAPATAS OU 
BLOCOS) 
 AMOSTRAGEM NO MÍNIMO DE 30%. 
2. A FUNDAÇÃO DEVERÁ SER INVESTIGADA
 SEMPRE QUE HOUVER INDICADORES
 TRINCAS E MANIFESTAÇÕES TÍPICAS DE RECALQUES; 
3. É OBRIGATÓRIA A INSPEÇÃO DE PILARES QUE 
TENHAM TUBULAÇÕES ANEXADAS E JUNTOS ÀS 
CAIXAS DE PASSAGEM; 
4. VERIFICAÇÃO DAS LOCALIZAÇÕES DO SISTEMA DE 
FOSSA, FILTRO E RESERVATÓRIO INFERIOR E O 
NÍVEL DO LENÇOL FREÁTICO. 
(FREIRE, 2013)
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Movimentação do gel de silício do agregado 
para as regiões microfissuradas
Aumento das microfissuras pelo acúmulo do 
gel
Aparecimento de fissuras na superfície do 
concreto em forma de rede
Aumento do volume dos elementos do 
concreto
Perda de resistência devido a desagregação 
do concreto
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DETECÇÃO DA RAA EM ESTRUTURAS 
DE CONCRETO
Detecção no Campo
 Fissuração
 Expansão
 Desplacamentos
 Avaliação através da impregnação de produtos
Fonte: Kuperman, 2005
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DETECÇÃO DA RAA EM ESTRUTURAS 
DE CONCRETO
Detecção no Campo
 Avaliação através da 
impregnação de 
produtos
Fonte: Castanheira, 2017
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DETECÇÃO DA RAA EM ESTRUTURAS 
DE CONCRETO
Detecção no Laboratório
 Análise visual
 Análise por microscopia
Fonte: Kuperman, 2005
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Métodos de Investigação
 Análise Petrográfica;
 Método das Barras;
 Método dos Prismas de Concreto;
 Método dos Prismas de Concreto 
Acelerado
Em agregados determina:
Descrição;
Textura;
Estrutura mineralógica.
Em concretos:
Classifica os agregados;
Determina a ocorrência de microestruturas
provenientes do RAA.
ABNT NBR 15577-3 – Análise Petrográfica
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Métodos de Investigação
 Análise Petrográfica;
As análises petrográficas do concreto com 
vistas a sua durabilidade e detecção de 
reações expansivas são feitas com base em 
uma série de observações com microscópios 
óticos, estereoscópicos e eletrônicos de 
varredura. 
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• Realizada de acordo com NBR 15577-3
• Realizado ao microscópio 
estereoscópico, complementado ao óptico
• Analisada a granulação, textura, 
estrutura, estado de alteração, mineralogia, 
deformação, tipo, classificação 
petrográfica, reatividade potencial das 
rochas
Fonte: Cavalcante, 2009
Análise Petrográfica
Microscópio óptico.
INFORMAÇÕES QUALITATIVAS 
DOS MINERAIS E DA NATUREZA 
DOS AGREGADOS.
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Análise Petrográfica
Microscópio eletrônico de varredura
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Análise Petrográfica
Microscópio eletrónico de varredura MEV
Fonte: Kuperman, 2005
O concreto é fragmentado e observado ao
microscópio estereoscópico para identificação
de possíveis indícios de reação quando então se
selecionam alvos para observações mais
detalhadas.
As observações das lâminas delgadas ao
microscópio ótico fornecem informações a
respeito da reatividade dos agregados graúdo e
miúdo como também permitem identificar
padrões de microfissuração, distribuição de
poros e identificação do gel expansivo ao
redor dos agregados
Castanheira, 2015
Amostras são encaminhadas para a confecção
de lâminas delgadas e aquelas selecionadas
com indícios de reação são levadas à
observação ao microscópio eletrônico de
varredura.
As observações utilizando-se o microscópio
eletrônico dão informações a respeito da
morfologia e composição química dos produtos
hidratados de cimento e dos produtos relativos à
reação álcali-agregado, em particular do gel
expansivo e seus compostos cristalizados.
Castanheira, 2015
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Apesar de ser uma análise necessária tanto para agregados
quanto para o concreto, ela sozinha não é suficiente, pois
existem fatores que influenciam esta reação.
ABNT NBR 15577-3 – Análise Petrográfica
Castanheira, 2015
 É o método mais difundido e utilizado no mundo;
As barras de argamassa são confeccionadas nas medidas:
2,5 x 2,5 x 28,5 cm com a/c = 0,47;
 Deixar imersas em solução de NaOH a 80oC
 Leitura aos 28 dias e análise de anomalias
Método das Barras
Castanheira, 2015
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Método das barras
Método das Barras
Aparelho usado na
verificação da variação
da dimensão da barra.
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Método das Barras
Fonte: Cavalcante, 2009
O método acelerado das barras quanto aos limites de expansão
apresenta diferenças de país para país, como mostrado abaixo:
BRASIL 28 DIAS 0,19%
AFRICA DO SUL 12 DIAS 0,11%
ITÁLIA 12 DIAS 0,10%
CANADA 14 DIAS 0,15%
ESTADOS UNIDOS 14 DIAS 0,10%
NORUEGA 14 DIAS 0,15%
Castanheira, 2015
Resultado do Método das Barras
Cavalcante da Silva, 2009
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Método dos Prismas de Concreto
ABNT 15577-6
(Método dos prismas de concreto) 
1. Mais realista.
2. Ensaio lento (1 ano)
3. Depende muito das 
condições de 
armazenamento
Kuperman, 2005
 Cimento com teor alcalino de 1,25% de Na2O
(introduzindo NaOH à agua de amassamento);
 Armazenamento do corpo-de-prova em ambiente com 100%
de umidade e 38oC por 365 dias.
Expansão < 0,04% Comportamento Inócuo.
Expansão > 0,04% Comportamento Reativo.
Resultado:
Método dos Prismas de Concreto
 Este método utiliza corpo-de-prova de concreto de
7,5 cm x 7,5 cm x 28,5 cm;
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Método dos Prismas do Concreto
FONTE: REVISTA IBRACON, No. 46 - 2007
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Método dos Prismas de Concreto
1. Mais realista.
2. Ensaio rápido (90 dias)
3. Depende muito das 
condições de 
armazenamento.
Sanchez, 2010
(ACELERADO)
ABNT 15577-7
(Método dos prismas de concreto acelerado) 
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Método dos Prismas de Concreto
(ACELERADO)
ABNT 15577-7
(Método dos prismas de concreto acelerado) 
 Este ensaio é idêntico ao do Prisma de concreto,
com exceção da temperatura e do tempo;
 Os ensaios são realizados a 60oC e o tempo muda de
365 dias para 90 dias.
Método dos Prismas de Concreto
(ACELERADO)
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AÇÕES RETARDADORAS
 Impedimento de entrada de umidade com 
tratamentos superficiais: membranas, selantes, 
impregnantes, penetrantes
 Reforços e intervenções estruturais: restrições à 
expansão (protensão, confinamento), liberação das 
deformações (cortes de juntas e de seções)
 Demolição e reconstrução total ou parcial
Kuperman, 2005
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Dúvidas???
 Grau de comprometimento da estabilidade da 
edificação?
 Velocidade de expansão?
 As pressões nos blocos chegam realmente a 7 MPa?
 Eficácia e durabilidade das recuperações?
 Há algum registro de estacas de fundação atacadas 
pela RAA? 
Não fique desesperado!
 Não se tem registro de colapso repentino em 
estruturas de concreto armado devido 
exclusivamente à RAA. 
 O trabalho de recuperação de peças afetadas por 
esta manifestação patológica ainda demanda 
muitos custos. 
 A RAA ainda não é completamente entendida no 
meio científico.
 Só existe formas de prevenção por algum tempo, 
mitigando seus efeitos e não eliminando 
completamente a possibilidade da sua ocorrência.
(FREIRE, 2013)
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Porque as edificações aqui em 
Recife estão apresentando
esse problema? 
UFRN, 2011
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