Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio ... CENTOFANTE COSTA(3).pdf · rochas vulcânicas do RS e a mitigação da reação pelos finos de britagem. Para atingir o

Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do

Sul e da utilização de finos de britagem na mitigação da reação

álcali agregado

Luana Centofante Costa

Orientadora: Prof. Dra. Francieli Tiecher

Dissertação apresentada ao

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

AVALIAÇÃO DA REATIVIDADE DE ROCHAS VULCÂNICAS DO RIO GRANDE DO SUL E DA

UTILIZAÇÃO DE FINOS DE BRITAGEM NA MITIGAÇÃO DA REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Luana Centofante Costa

2

Costa, Luana Centofante

Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul e da

utilização de finos de britagem na mitigação da reação álcali agregado, 2019

104 f.

Dissertação (Mestrado) - IMED – Complexo de Ensino Superior Meridional

Faculdade de Engenharia Civil

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

1. Reação álcali sílica. 2. Rochas vulcânicas. 3. Durabilidade do concreto.



3

Luana Centofante Costa

Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul e da utilização de finos de britagem na

mitigação da reação álcali-agregado

Dissertação apresentada ao Complexo de Ensino Superior Meridional - IMED, como parte dos requisitos para a obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil. Área de concentração: Tecnologia do ambiente construído. Orientador: Prof. Dra. Francieli Tiecher PASSO FUNDO/RS

2019



4

CIP – Catalogação na Publicação

C837a COSTA, Luana Centofante

Avaliação de reatividade de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul e da utilização de finos de britagem na mitigação da reação álcali agregado / Luana Centofante Costa. – 2019.

104 f., il.; 30 cm.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Faculdade IMED, Passo Fundo, 2019.

Orientador: Prof. Dr. Francieli Tiecher.

1. Concreto – Durabilidade. 2. Rochas vulcânicas – Rio Grande do Sul. 3. Reação álcali sílica – Finos de britagem. I. TIECHER, Francine, orientadora. II. Título.

CDU: 691.32

Catalogação: Bibliotecária Angela Saadi Machado - CRB 10/1857



5



6

RESUMO

A reação álcali agregado (RAA) é uma reação química que leva à deterioração as estruturas de

concreto. Desencadeada, principalmente, a partir de minerais silicosos presentes nos agregados

e os hidróxidos alcalinos oriundos da hidratação do cimento, a reação pode causar sérios danos

às estruturas de concreto sujeitas à intensa umidade. Para que a ocorrência da RAS possa ser

evitada, é necessário conhecer as características dos agregados. Neste sentido, pouco se

conhece a respeito do comportamento dos agregados do Rio Grande do Sul (RS), em sua maioria

proveniente de rochas vulcânicas. Sabendo-se que um agregado é potencialmente reativo, é

importante que medidas preventivas à ocorrência da RAS sejam tomadas. A mais difundida é o

emprego de adições pozolânicas, em substituição ao cimento; Entretanto, pouco se divulga

sobre o efeito filler na mitigação da RAS através do uso de adições consideradas menos nobres.

Sendo assim, a partir desse contexto, o objetivo do presente estudo é avaliar a reatividade de

rochas vulcânicas do RS e a mitigação da reação pelos finos de britagem. Para atingir o objetivo

proposto foram empregados ensaios para a avaliação da reatividade dos agregados, bem como

da mitigação resultante do emprego dos finos de britagem. O estudo foi feito a partir da coleta

de 9 amostras de agregados do RS, todas de origem vulcânica. A potencialidade reativa das

amostras foi avaliada através da análise petrográfica, do estudo de dissolução de sílica (NBR

9848) e do ensaio acelerado em barras de argamassa (NBR 15577-4). A investigação do potencial

de mitigação da RAS pelos finos de britagem foi feita por meio da determinação do índice de

atividade pozolânica das amostras, com cal e com cimento (NBR 5751 e NBR 5752) e pelo ensaio

acelerado em barras de argamassa, porém substituindo-se parte do agregado pelos finos de

britagem. Foram testados dois teores de substituição – 10 e 20%, bem como duas

granulometrias de fino – fração menor que 0,075 mm e fração menor que 0,045 mm. Os

resultados obtidos evidenciaram que, dentre os nove agregados avaliados, apenas 1 foi

classificado como potencialmente inócuo. Para os demais agregados considerados

potencialmente reativos, houve redução das expansões com a incorporação de material fino.

Grande parte dos casos obteve melhor efeito conforme se aumenta o teor de fino e se emprega

a fração menor.

Palavras chave: Reação álcali silica; Mitigação da reação; Finos de britagem; Durabilidade do

concreto.



7

ABSTRACT

The alkali silica reaction (RAS) is a chemical reaction that leads concrete structures to

deterioration. Triggered, mainly, from silica minerals in the aggregates and the alkaline

hydroxides from cement hydration, the reaction can cause serious damage to concrete

structures subject to intense moisture. For the occurrence of RAS to be avoided, it is necessary

to know the particulars of the aggregates. In this sense, little is known about the behavior of the

aggregates in Rio Grande do Sul (RS), mostly from volcanic rocks. Knowing that an aggregate is

potentially reactive, it is important that preventive measures to the occurrence of the RAS be

taken. The most widespread is the use of pozzolanic additions replacing cement, little is known

about the filler effect in the mitigation of RAS through pozolanas considered less noble.

Therefore, from this context, the objective of the present study is to evaluate the reactivity of

RS rocks and the reaction mitigation by powder aggregate. In order to achieve the proposed

goal, tests were used to evaluate the reactivity of the aggregates, as well as the mitigation

resulting from the use of powder aggregate. The study was made with the collection of 9

samples of RS aggregates, all from volcanic origin. The reactivity potential of the samples was

evaluated through petrographic analysis, the study of silica dissolution (NBR 9848) and the

accelerated test of the mortar bars (NBR 15577-4). The evaluation of the RAS mitigation

potential by powder aggregate was made through the determination of the pozzolanic activity

index of the samples, with lime and cement (NBR 5751 and NBR 5752) and the accelerated test

of the mortar bars, but replacing part of the aggregate with the powder aggregate. Two

substitution contents were tested – 10 and 20%, so were two fine-fractions granulometry

smaller than 0,075mm and smaller than 0,045mm. The results showed that, among the nine

aggregates evaluates, only 1 was classified as potentially innocuous. For the other aggregates

considered potentially reactive, there was reduction of the expansions with the incorporation

of fine material. Most of the cases obtained better effect as the fine content is increased and

the smaller fraction is used.

Keywords: Alkali-silica reaction; Reaction mitigation; Powder Aggregate; Durability of concrete.



8

AGRADECIMENTOS

Esses dois anos representaram muito empenho, garra, dedicação (além de alguns sufocos

também!) e nada disso teria sido possível sem o apoio de incríveis pessoas que convivem comigo

e outras maravilhosas que encontrei ao longo dessa caminhada. Agradecer é pouco pelo tanto

que vocês representam para mim.

Primeiramente quero agradecer a professora Francieli Tiecher Bonsembiante, pela orientação

que me foi dada, juntamente com sua grande contribuição no meu crescimento. Obrigada por

toda sua atenção, sua amizade e amparo nesta pesquisa. A forma como você auxilia teus alunos

é um exemplo a ser seguido. Essa orientação eu levarei para minha vida toda. Você tem a minha

admiração!

Aos professores Rodrigo de Almeida Silva e Richard Thomas Lermen pela fundamental

colaboração e por todo suporte a mim prestado durante a pesquisa. Vocês foram o meu braço

direito do início ao fim!

À minha amada irmã Thaiana, que não mediu esforços para me ajudar. Sempre presente,

deixando de lado seus próprios compromissos para me ajudar no laboratório, em quase todas

as fases e na pior delas: peneirar, moer e separar os finos! Não tenho palavras para agradecer

tudo que fez e faz por mim. Você vale ouro! Sem tua ajuda, o caminho teria sido muito mais

árduo. Meu muito obrigada mais sincero e carinhoso possível!

Meu cunhadinho querido, Bernardo, que passou noites e noites no laboratório, dando o melhor

de si pra me ajudar. Foi o meu companheirão guerreiro! Muito obrigada! Teu auxílio foi essencial

pra que eu conseguisse chegar até o fim e atingir minhas metas.

Ao aluno de engenharia civil Rafael Kaiser, pela eficiência e presteza em me auxiliar no

laboratório. Sua contribuição foi de extrema importância e grande ajuda. Muito obrigada!

À Marina Paula Secco por se disponibilizar em me ajudar com os procedimentos da dissolução

de sílica e a lidar com o espectrofotômetro UV-VIS. E toda equipe do laboratório Elen, Leonardo,

Gustavo e Wallace sempre dispostos a me dar suporte da melhor forma possível.

À professora Márcia E. B. Gomes, pela colaboração com a análise petrográfica, obrigada pela

disponibilidade e imensa ajuda!



9

Ao professor Erich Rodriguez que foi essencial no início da pesquisa. Agradeço por compartilhar

seu conhecimento e experiências. A professora Patrícia Michel, pela sua contribuição e amizade.

Foi muito bom conhecer vocês!

À Letícia, Leonardo, Bianca, Bruno, Edgar, Rodrigo e Luciane por se disponibilizarem a buscar as

amostras de agregados, mesmo sendo fora de mão, mesmo tendo muitos compromissos e

longas viagens pela. Sem o auxílio de vocês, essa pesquisa não seria possível. Muita gratidão por

vocês!

Quero agradecer aos meus pais, pelo incentivo, pelo infinito amor, por sempre estarem

presentes mesmo com quilômetros entre nós. Vocês me deram todo suporte necessário não

apenas para minha formação, mas para minha vida inteira. Sempre lutando junto comigo pelos

meus sonhos e ideais. Obrigada por realizarem mais um deles!

Ao meu noivo, Bruno, que fez com que os dias fossem mais leves, trazendo uma energia

maravilhosa, de forma radiante. Obrigada por me aguentar nos dias mais exaustivos e sempre

me dar palavras de incentivo, que renovavam minhas forças! Amo você da forma mais pura e

verdadeira!

https://www.facebook.com/erichdavidrodriguez?fref=pb&hc_location=friends_tab



10

“Nossa maior fraqueza é a desistência. O

caminho mais certeiro para o sucesso é sempre

tentar apenas uma vez mais.”

Thomas Edison



11

SUMÁRIO

RESUMO ....................................................................................................................................... 6

ABSTRACT ..................................................................................................................................... 7

AGRADECIMENTOS ...................................................................................................................... 8

SUMÁRIO ................................................................................................................................... 11

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................................... 13

LISTA DE TABELAS ...................................................................................................................... 15

LISTA DE SÍMBOLOS ................................................................................................................... 16

ABREVIAÇÕES ............................................................................................................................. 17

1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 18

1.1 Justificativa .................................................................................................................. 19

1.2 Objetivos ...................................................................................................................... 21

1.2.1 Objetivo Geral ....................................................................................................... 21

1.2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................ 21

2 REVISÃO DE LITERATURA .................................................................................................... 22

2.1 A Reação Álcali Sílica .................................................................................................... 22

2.2 Mecanismos da Reação Álcali Sílica ............................................................................. 26

2.3 Fatores influentes para a ocorrência da RAS ............................................................... 28

2.3.1 Álcalis .................................................................................................................... 29

2.3.2 Agregados reativos ............................................................................................... 30

2.3.3 Condições de entorno ........................................................................................... 35

2.4 Prevenção e Mitigação da reação ................................................................................ 36

2.4.1 Utilização de finos de agregados reativos na mitigação da RAS ........................... 38

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................................................................................... 41

3.1 Materiais ...................................................................................................................... 42

3.1.1 Cimento ................................................................................................................ 42

3.1.2 Agregados ............................................................................................................. 42

3.2 Métodos....................................................................................................................... 44

3.2.1 Análise petrográfica .............................................................................................. 44

3.2.2 Avaliação da atividade pozolânica ........................................................................ 45

3.2.3 Ensaio acelerado em barras de argamassa ........................................................... 46

3.2.4 Método para determinar a dissolução da sílica .................................................... 52

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES................................................................................................ 54



12

4.1 Estudo Preliminar – Avaliação do Índice de Atividade Pozolânica dos Finos de Britagem

54

4.2 Avaliação da potencialidade reativa dos agregados .................................................... 56

4.2.1 Análise petrográfica .............................................................................................. 56

4.2.2 Avaliação do potencial de dissolução de sílica dos agregados .............................. 65

4.2.3 Análise da reatividade potencial dos agregados pelo ensaio acelerado das barras

de argamassa ...................................................................................................................... 66

4.3 Investigação do potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem ..................... 70

4.3.1 Investigação do potencial de mitigação da RAS pela substituição dos agregados

pelos finos de britagem ....................................................................................................... 70

4.4 Discussão dos resultados ............................................................................................. 75

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS...................................................................................................... 80

5.1 Conclusões ................................................................................................................... 80

5.1.1 Potencialidade reativa dos agregados .................................................................. 80

5.1.2 Mitigação da RAS pelos finos de britagem ............................................................ 81

5.1.3 Conclusões gerais ................................................................................................. 81

5.2 Sugestões para futuras pesquisas ................................................................................ 82

REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 83

ANEXO A ..................................................................................................................................... 91

ANEXO B ..................................................................................................................................... 94

ANEXO C ................................................................................................................................... 102



13

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Blocos de fundação do Edifício Areia Branca. .............................................................. 24

Figura 2: Pavimento de concreto afetado pela RAA, na Corréia do Sul. ..................................... 24

Figura 3: Viaduto Charrest demolido devido à RAA, no Canadá ................................................. 24

Figura 4: Típica fissura mapeada em bloco de fundação. ........................................................... 25

Figura 5: Típica fissura mapeada na UHE Furnas. ....................................................................... 25

Figura 6: Desalinhamento da criste de duas barragens diferentes. ........................................... 25

Figura 7: Gel no interior do concreto, na interface agregado-pasta. ......................................... 26

Figura 8: Gel exsudado na superfície. ......................................................................................... 26

Figura 9: Estrutura da sílica. ....................................................................................................... 27

Figura 10: Estrutura cristalina (a); Estrutura amorfa (b); Desintegração da rede (c). ................ 27

Figura 11: Influencia da forma dos grãos na expansão do concreto. ........................................ 31

Figura 12: Províncias do Rio Grande do Sul. .............................................................................. 32

Figura 13: Micrografias obtidas em microscopia ótica comparando as mesóstases e o vidro

vulcânico, onde: V= vidro vulcânico, Mm= mesóstase com grãos microcristalinos, Ma=

mesóstase com predominância de argilominerais, Mq= mesóstase com grãos melhor

cristalizados. (a) (b) aspecto do vidro vulânico sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação

10x; (c) (d) aspecto da mesóstase Mm sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação 20x; (e)

(f) aspecto da mesóstse Ma sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação 20x; (g) (h) aspecto

da mesóstase Mq sob luz natural e polarizador cruzado, ampliação 10x. ................................. 34

Figura 14: Expansão média das barras de argamassa moldadas com cimento contendo diferentes

teores de adição de pó micronizado de basalto reativo. ........................................................... 39

Figura 15: Planejamento do programa experimental. ................................................................ 41

Figura 16: Mapa das localidades das amostras. ........................................................................ 43

Figura 17: Agregados miúdos de origem vulcânica utilizadaos de cada jazida. .......................... 44

Figura 18: Frações granulométricas preparadas para o ensaio acelerado em barras de

argamassa .................................................................................................................................. 47

Figura 19: (a) Aspecto das barras de argamassa após a desmoldagem; (b) Amostras imersas em

solução de NaOH, em recipiente fechado. ................................................................................. 49

Figura 20: Leitura das barras. ..................................................................................................... 49

Figura 21: Amostra de pó de brita 0 (a); Finos de basalto após peneiramento (b). ................... 50

Figura 22: Fotomicrografia da amostra SJ; (a) Argilominerias e mesóstase em luz natural; (b)

Argilominerias e mesóstase em luz polarizada........................................................................... 57



14

Figura 23: Fotomicrografia do fragmento de IJ; (a) Mesóstase microcristalina em luz natural; (b)

Mesóstase microcristalina em luz polarizada. ............................................................................ 58

Figura 24: Fotomicrografia do fragmento de CX; (a) Mesóstase sob luz natural; (b) Mesóstase

sob luz polarizada. ...................................................................................................................... 58

Figura 25: Fotomicrografia do fragmento de ER; (a) Mesóstase vítrea e quartzo ...................... 59

Figura 26: Fotomicrografia do fragmento de SM; (a) Imagem da matriz riodacítica em luz natural;

(b) Imagem da matriz riodacítica em luz polarizada. .................................................................. 60

Figura 27: Fotomicrografia do fragmento de AL; (a) Quartzo com leve extinção ondulante em luz

polarizada; (b) Mesóstase intersticial microcristalina em luz natural. ....................................... 60

Figura 28: Fotomicrografia do fragmento de PF; (a) Mesóstase em luz natural; (b) Quartzo

fibroso a microcristalino em luz polarizada. ............................................................................... 61

Figura 29: Fotomicrografia do fragmento de MN; (a) Imagem sob ............................................ 62

Figura 30: Fotomicrografia do fragmento de TR; (a) Presença de mesóstase – luz polarizada; (b)

Presença de mesóstase – luz natural. ........................................................................................ 62

Figura 31: Barras de argamassa após 30 dias de ensaio. ............................................................ 69



15

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Características do cimento CP V ARI. ........................................................................ 421

Tabela 2: Municípios de coleta das amostras de rochas vulcânicas. ........................................ 432

Tabela 3: Faixas granulométricas para o ensaio acelerado, segundo a NBR 15577-4. ............. 476

Tabela 4: Quantidade de material utilizado para 10% de adição de finos ................................ 510

Tabela 5: Quantidade de material utilizado para 20% de adição de finos .................................. 51

Tabela 6: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com cimento Portland aos 28

dias dos finos de britagem. .................................................................................................... 5470

Tabela 7: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com a cal aos 7 dias dos finos

de britagem. .......................................................................................................................... 55 70

Tabela 8: Resumo das características petrográficas dos agregados............................................63

Tabela 9: Expansão média das amostras no ensaio acelerado. ................................................ 665

Tabela 10: ANOVA para resultados de expansibilidade das barras de argamassa após 28 dias em

imersão na solução de NaOH. .................................................................................................. 732

Tabela 11: Resumo dos resultados obtidos na pesquisa. ...........................................................77



16

LISTA DE SÍMBOLOS

SiO2 – Sílica

≡Si-O-Si≡ - Grupo Siloxano

≡Si-OH - Grupo Silanol

OH- - Íons Hidroxila

Na+ - Íons Sódio

K+ - Íons Potássio

Ca2+ - Íons de Cálcio

LiNO3 – Nitrato de Lítio

NaOH – Hidróxido de Sódio

VHCl - Volume de HCl (conhecido);

CHCl - Concentração molar (conhecida);

VNaOH - Volume de NaOH (utilizado até a solução de HCl ficar rosada);

CNaOH - Concentração molar (a obter)



17

ABREVIAÇÕES

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

AL – Amostra de agregado proveniente da cidade de Alegrete

ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica

ASTM - American Society for Testing and Materials

C-S-H - Silicato de Cálcio Hidratado

CESP – Companhia Energética de São Paulo

CP IV - Cimento Portland Pozolânico

CP II-Z - Cimento Portland Composto com Pozolana

CP V ARI - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial

CP V ARI-RS - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial e Resistente a Sulfatos

CX - Amostra de agregado proveniente da cidade de Caxias do Sul

ER - Amostra de agregado proveniente da cidade de Erechim

IJ - Amostra de agregado proveniente da cidade de Ijuí

ITT - Instituto Tecnológico de Micropaleontologia

L0 – Leitura zero

Li – Leitura na idade de análise

MN - Amostra de agregado proveniente da cidade de Montenegro

NBR – Norma Brasileira

PF - Amostra de agregado proveniente da cidade de Passo Fundo

pH - Potencial Hidrogeniônico

RAA - Reação Álcali-Agregado

RAC - Reação Álcali-Carbonato

RAP - Reactive Aggregate Powders (Pó de agregados reativos)

RAS - Reação Álcali-Sílica

SJ - Amostra de agregado proveniente da cidade de São João da Urtiga

SM - Amostra de agregado proveniente da cidade de Santa Maria

TR - Amostra de agregado proveniente da cidade de Torres

UR – Umidade Relativa



18

1 INTRODUÇÃO

A Reação Álcali Silica (RAS) é uma reação deletéria que envolve constituintes do

concreto, onde, agregados contendo minerais silicosos reativos interagem com os íons alcalinos

provenientes do cimento, promovendo fissuração decorrente de expansão do concreto, na

presença de umidade. Como produto dessa reação forma-se um gel sílico-alcalino, que possui

características expansivas, as quais são responsáveis por gerar um quadro de fissuração

desordenada, podendo chegar a deformações diferenciais, debilitando as propriedades

mecânicas do concreto e reduzindo a vida útil da estrutura (WIGUM et al., 2016).

Quase 80 anos após a RAS ter sido documentada pela primeira vez, muito já se sabe

sobre a química da reação, os fatores que contribuem para a reação e expansão, métodos para

testar agregados e estratégias para preveni-la. As aplicações adequadas do conhecimento

disponível hoje para execução de novos concretos resultam em baixos riscos de ocorrência de

danos decorrentes da RAS. Uma série de especificações e práticas foram desenvolvidas nos

últimos anos para auxiliar o profissional na seleção de materiais e medidas preventivas para

garantir a durabilidade e vida útil das construções com maior probabilidade de desenvolvimento

da RAS, incluindo a normalização da NBR 15577, partes 1 a 7 (ABNT, 2018).

Porém, uma vez identificada a reação em estruturas de concreto, ainda não existe uma

maneira eficiente e prática de interrompê-la. Até o momento este processo é irreversível. Em

alguns casos, é possível reduzir a disponibilidade de umidade e diminuir a expansão, bem como

foram desenvolvidos métodos para restringir fisicamente a expansão ou criar espaços para

permitir a expansão e aliviar as tensões (THOMAS et al., 2013). Compostos à base de lítio se

mostram eficazes no reparo de estruturas afetadas. Cândido et al. (2010) demonstraram que

em amostras de concreto afetadas pela RAS houve redução de 90% nos valores das expansões

residuais após tratamento de saturação superficial com nitrato de lítio, entretanto, os

mitigadores à base de lítio ainda não possuem aplicação em larga escala em boa parte das

estruturas afetadas, isso ocorre por serem produtos de elevado preço e, também, pela

dificuldade de aplicação do mesmo.

A fim de prevenir a ocorrência da RAS, muitos autores têm estudado a reatividade dos

agregados frente à reação (VALDUGA, 2002; TIECHER, 2006; COUTO, 2008; MIZUMOTO, 2009;

PEREIRA, 2017; DUTRA; VENQUIARUTO; TEMP, 2017). Nesses estudos fica claro que mesmo

rochas oriundas de locais muito próximos podem desenvolver comportamentos bastante

distintos.



19

No Rio Grande do Sul (RS) ainda pouco se conhece do comportamento dos agregados, a

principal publicação a respeito é “Reação álcali-agregado: avaliação do comportamento de

agregados do Sul do Brasil quando se altera o cimento utilizado”, por Tiecher (2006). Sendo

assim, um dos objetivos do presente trabalho é avaliar a reatividade dos agregados provenientes

de rochas vulcânicas, comercialmente disponíveis no RS.

A incorporação de adições minerais ou materiais com propriedades pozolânicas tem sido

uma alternativa eficiente para, não apenas suprimir os efeitos causados pela reação, mas

também melhorar o desempenho frente à outras manifestações patológicas que podem

comprometer a durabilidade do concreto (FILLA, 2011). Esses materiais, de modo geral,

possuem em sua composição grande quantidade de sílica amorfa, que reage com os hidróxidos

alcalinos antes da sílica presente nos agregados. Neste contexto surgiu uma nova linha de

pesquisa, onde se emprega o do pó de agregados reativos, obtidos a partir da moagem do

próprio agregado utilizado na fabricação do concreto, denominados “RAP” (Reactive Aggregate

Powders – pó de agregados reativos). Alguns autores, como Carles-Gibergues et al., (2008) e

Oliveira (2017) revelam resultados positivos neste âmbito.

Posto isto, esta pesquisa também objetiva avaliar o uso dos resíduos provenientes do

processo de britagem (que serão aqui denominados “finos”) em substituição parcial dos

agregados constituintes do concreto, no intuito de mitigar o desencadeamento da reação,

atentando para uma solução mais econômica que o uso de adições pozolânicas, e sustentável,

uma vez que seu emprego pode favorecer a redução dos impactos ambientais gerados pela

deposição deste resíduo.

1.1 Justificativa

Ao longo dos anos muitos estudos tem sido feitos com o intuito de mapear a reatividade

dos agregados brasileiros (VALDUGA, 2002; TIECHER, 2006; COUTO, 2008; PIRES, 2010; BRUNO,

2014; CARDOSO; SOUZA; BRANCO, 2015). Nestes estudos, de modo geral, fica evidente que as

rochas ácidas, constituidas por grãos de quartzo deformados, são as mais propensas a

desenvolver a RAS.

Entretanto, algumas rochas que não possuem esse tipo de feição mineralógica muitas

vezes mostram-se com alto potencial reativa pelo ensaio acelerado em barras de argamassa,

tais como os basaltos. No estudo realizado por Valduga (2002), 16 basaltos foram classificados



20

como reativos, apenas no estado de São Paulo. Pereira et al. (2017) também verificaram que 2

basaltos do estado do RS apresentaram-se potencialmente reativos.

Nesse contexto, pouco se conhece a respeito do comportamento das rochas vulcânicas

do RS. Levando em conta que estas possuem entre 45 a 77% de sílica em sua constituição (LE

MAITRE et e al., 2005), assim mostra-se importante avaliar seu potencial reativo frente à RAS.

Ao logo dos anos a reação ficou amplamente conhecida como “a patologia das barragens

de concreto”. Isso se deve ao grande número de barragens acometidas pela reação (HASPARYK,

2005). Considerando o grande número de barragens construídas nos últimos anos (conforme a

ANEEL (2018) estão em fase atual de construção 38 barragens e 136 a serem construídas), o

estudo do comportamento dos agregados mostra-se de grande importância ao meio técnico.

Os transtornos gerados pela reação motivaram muitos pesquisadores a aprofundar os

estudos referentes à utilização de materiais que pudessem promover a mitigação e controle dos

processos de expansibilidade da RAS. Atualmente, é prática comum o uso de adições minerais

para este fim, tais como cinza volante, escória de alto-forno, metacaulim e sílica ativa (AQUINO;

LANGE; OLEK, 2001; MALVAR; LENKE, 2006; MUNHOZ, 2007; KANDASAMY; SHEHATA, 2014).

Como se sabe, as adições minerais mitigadoras são constituídas, basicamente, de uma

grande quantidade de sílica amorfa. Levando em conta que a principal característica que leva à

reatividade dos agregados é sua preponderante composição rica em sílica, o estudo de resíduos

da britagem desses agregados para mitigar a RAS pode ser uma alternativa ao emprego das

adições minerais tradicionais, seja pelo efeito do empacotamento granulométrico, ou pela

pequena possibilidade de atividade pozolânica desses materiais.

Nesse contexto, é importante salientar que durante a construção das barragens de

concreto geralmente é necessária a implosão e britagem de grandes maciços rochosos. O

processo de cominuição dessas rochas sempre acarreta em grande volume de finos gerados.

Segundo Camarini e Ishikawa (2004), durante a britagem das rochas são produzidos em torno

de 10 a 15% de materiais finos a cada m³ de brita. Muitas pedreiras efetuam o beneficiamento

de parte desses finos para emprego como agregado miúdo (areia de britagem). O que não é

destinado para esse fim precisa ser descartado, sendo esse material de descarte

preponderantemente constituído de finos com granulometria menor que 0,075 mm.

Além de ser economicamente interessante, há outra questão de grande relevância: a

sustentabilidade e a qualidade ambiental. Milhões de toneladas de resíduos são produzidos a

partir dos processos de beneficiamento de rochas para sua comercialização como agregado

graúdo. Estes resíduos, muitas vezes, são indevidamente descartados no meio ambiente,



21

contribuindo para degradação ambiental (BARROS, 2016). Andriolo (2005) relata que no

transcorrer da construção da barragem de Itaipu (1975-1982), por exemplo, o acúmulo diário

destes resíduos junto às unidades de britagem, chegavam a uma taxa de 10 T/h a 15 T/h.

Dessa forma, além de avaliar a reatividade de agregados de origem vulcânica do RS,

também será estudado o comportamento dos finos de britagem frente à mitigação da RAS.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo Geral

O presente estudo tem como principal objetivo avaliar a potencialidade de

desenvolvimento da RAS de agregados provenientes de rochas vulcânicas do Rio Grande do Sul,

bem como a mitigação da reação a partir do uso de finos da britagem como substituição da parte

granulométrica.

1.2.2 Objetivos Específicos

A partir do objetivo principal têm-se os seguintes objetivos específicos para a esta

pesquisa:

Identificar as características mineralógicas que levam as diferentes rochas vulcânicas

coletadas para o estudo a desencadear a RAS;

Avaliar a relação entre a dissolução de sílica das amostras e a sua potencialidade reativa;

Relacionar o potencial de expansão decorrente da RAS com as características dos

agregados;

Estudar a influência da dimensão dos finos de britagem em substituição ao agregado na

mitigação da RAS;

Avaliar a influência do teor de finos de britagem em substituição ao agregado na

mitigação da RAS.



22

2 REVISÃO DE LITERATURA

Neste capítulo são abordados os principais aspectos do tema, de forma a obter uma

compreensão geral sobre a RAS (reação álcali-sílica), sua interação química no interior do

concreto e os seus efeitos. Posteriormente, é feita uma breve revisão acerca dos fatores

influentes e que agravam ou reduzem o desencadeamento da reação, bem como as formas de

prevenção e o uso de adições minerais para a sua mitigação.

2.1 A Reação Álcali Sílica

A reação álcali agregado (RAA), mais especificadamente a reação álcali sílica (RAS) é uma

reação química que se dá entre os hidróxidos alcalinos presentes na solução dos poros do

concreto e certas formas de sílica que constituem o agregado, sempre na presença de umidade.

Como resultado dessa reação, o produto gerado é um gel sílico-alcalino higroscópico, que

aumenta de volume.

A RAS ocorre, basicamente, em duas etapas, a primeira delas é a reação química em si,

onde há a formação do gel, e a segunda é a expansão do mesmo. Esse inchaço do gel gera

tensões internas que causam microfissuramento do concreto e posterior queda das resistências

mecânicas, afetando diretamente o desempenho e a durabilidade do material (RAJABIPOUR et

al., 2015). Cabe ressaltar que o gel em si não é deletério, mas sim suas características

higroscópicas, que ocasionam a expansão. Desse modo, a principal causa da deterioração é a

adsorção da água pelo gel (HASPARYK, 2005).

A RAA, como descrito acima, depende da forma e da composição mineralógica do

agregado envolvido, assim a NBR 15577-1 (ABNT, 2018) subdivide-a em 2 tipos: álcali-sílica (RAS)

e álcali-carbonato (RAC). De acordo com a norma, os efeitos deletérios provenientes da reação

álcali-carbonato (RAC) ocorrem devido à desdolomitização de agregados rochosos carbonáticos.

Este tipo de reação não será abordado neste estudo. A reação do tipo álcali-sílica ocorre com

sílica reativa, como a opala, cherts, quartzo microcristalino, quartzo deformado, vidro vulcânico,

entre outros.

Os primeiros indícios da deterioração em estruturas de concreto por RAA surgiram nas

décadas de 1920 e 1930, ao longo da costa da Califórnia - EUA, onde havia uma grande

quantidade de fissuras nas pontes e rodovias de concreto. Em 1940, o pesquisador Stanton foi

o primeiro a reconhecer a reação álcali-agregado como um processo intrínseco deletério entre

os constituintes do concreto. Em seguida, em 1941, Blanks e Meissner publicaram um artigo



23

relatando e demonstrado rachaduras e deterioração no concreto da barragem de Parker Dam

(POOLE, 1992).

Neste período, por certo tempo, as empresas de cimento tentaram defender seu

produto, mas as evidências convincentes de muitas estruturas de estradas empobrecidas e

grandes represas de concreto forçaram a comunidade técnica e os produtores de cimento a

desenvolver métodos e materiais que impedissem tal reação (MEHTA E MONTEIRO, 2014).

Desde então, e também em virtude das diversas estruturas afetadas em vários locais do mundo

(segundo HOBBS E GUTTERIDE, 1979), Dinamarca nos anos 50, Alemanha Ocidental nos anos 60,

Reino Unido nos anos 70, Japão nos anos 80) despertou a preocupação do meio técnico a nível

internacional. Pesquisadores, como Swenson do Canadá, Idorn da Dinamarca e Vivian da

Austrália foram motivados a investigar os mecanismos deste fenômeno patológico,

primeiramente identificando a composição mineralógica dos agregados que possuíssem

minerais considerados reativos (HASPARYK, 2005).

No âmbito nacional, as primeiras pesquisas iniciaram na década de 60, por Heraldo

Gitahy, que realizou estudos sobre a reatividade dos agregados para o complexo de Urubupungá

da CESP, contemplando as Usinas Hidrelétricas (UHE) de Jupiá e Ilha Solteira, em São Paulo. Ele

utilizou materiais pozolânicos e argila calcinada para a mitigação da RAA. Em 1985 foi divulgado

o primeiro caso de RAA, sendo este na UHE Apolônio Sales, conhecida como Moxotó, localizada

na cidade Delmiro Gouveia - AL, a 8 km da cidade de Paulo Afonso – BA. O diagnóstico se deu

através do resultado da análise petrográfica, onde o principal mineral reativo encontrado foi o

quartzo deformado.

Embora os casos de RAS ocorram na sua maioria em barragens, é importante salientar que

outras estruturas também podem sofrer tal deterioração. Um exemplo é o caso do Edifício Areia

Branca, no Recife, no qual, após o colapso, foram realizadas inspeções nas sapatas e blocos de

fundação (Figura 1) e constatou-se um dos primeiros casos da reação em obras prediais

(OLIVEIRA, 2007).



24

Figura 1: Blocos de fundação do Edifício Areia Branca.

Fonte: Andrade, 2005

Outro exemplo pode ser visto na Figura 2, que mostra um pavimento de concreto

executado na Coréia do Sul, onde os indícios de RAA foram detectados após 15 anos de uso. As

fissuras geradas são tipicamente mapeadas, mas pode-se notar que as maiores encontram-se

no sentido da direção do fluxo do tráfego (HONG E SHIM, 2015). Também pode-se citar o viaduto

Charrest em Quebec (Figura 3), no Canadá, o qual teve que ser demolido, devido ao fato da

integridade estrutural ter sido severamente comprometida (FERNANDES E BROEKMANS, 2013).

Figura 2: Pavimento de concreto

afetado pela RAA, na Coréia do Sul.

Fonte: Hong e Shim, 2015

Figura 3: Viaduto Charrest

demolido devido à RAA, no Canadá.

Fonte: Fernandes e Broekmans, 2013



25

As características deletérias típicas da reação álcali-sílica em estruturas de concreto

incluem fissuras na superfície do concreto, de forma mapeada (Figuras 4 e 5); desalinhamentos

estruturais (Figura 6); expansão e exsudações de gel (Figuras 7 e 8). Salienta-se que a formação

de fissuras, além de afetar as propriedades mecânicas, permite o fácil ingresso da água e outros

agentes agressivos, propiciando outros processos de degradação, como, por exemplo, a

corrosão, em estruturas armadas (HASPARYK, 2011). Desse modo nenhuma dessas

características pode ser considerada como sendo diagnóstico único de reatividade álcali-

agregado uma vez que, a nível de inspeção de campo, estas manifestações podem ser

características de muitos tipos de problemas no concreto. A confirmação da ocorrência da RAS

é dada pela investigação laboratorial e microestrutural de testemunhos da estrutura (POOLE,

1992).

Figura 4: Típica fissura mapeada em bloco de

fundação.

Fonte: Lindgard, 2013

Figura 5: Típica fissura mapeada na UHE

Furnas.

Fonte: Hasparyk, 2005

Figura 6: Desalinhamento da crista de duas barragens diferentes.

Fonte: Fernandes e Broekmans, 2013



26

Figura 7: Gel no interior do concreto, na

interface agregado-pasta.

Fonte: Lindgard, 2013

Figura 8: Gel exsudado na superfície

do concreto. Fonte: Hasparyk, 2005

2.2 Mecanismos da Reação Álcali Sílica

Os dois principais elementos que geram a RAS trazem muitos questionamentos e

complexidade ao assunto. Isso pelo fato dos agregados considerados reativos apresentarem

aspectos mineralógicos extremamente variados, e os álcalis, essenciais para a reação, não terem

uma única fonte (GOMES NETO, 2014). Desde sua descoberta novas contribuições surgem,

complementando as pesquisas pioneiras, porém, ainda não há o perfeito entendimento do

fenômeno. Existe vasta bibliografia neste assunto e muitas controvérsias na comunidade

científica sobre como ocorre a expansão do gel e como a sua composição química se altera

durante a reação.

Antes de mencionar o mecanismo da reação, é valido lembrar que a sílica (SiO2) é

composta por um arranjo tridimensional tetraédrico, formada por um átomo central de Si ligado

a quatro átomos de oxigênio, que formam o grupo siloxano (≡Si-O-Si≡), conforme ilustra a Figura

9. O ângulo de ligação O-Si-O é fixado em 109°, mas essa ligação entre os tetraedros SiO2 pode

variar de 100° a 170°. Assim, existe uma grande quantidade de estruturas de sílica que podem

ser macro-cristalinas, micro/nano-cristalinas, ou amorfas (RAJABIPOUR et al., 2015).

A reação inicia quando os íons hidroxilas (OH-) penetram na estrutura do agregado,

desintegrando os grupos siloxano, formando grupos de silanol (≡Si-OH). Na presença de uma

concentração elevada de íons hidroxilas, a sílica tende a dissolver primeiro por neutralização dos

grupos silanol e depois por ataque no grupo siloxano. Nessa desintegração de ligações, são

formados pares de Si-O- carregados negativamente, os quais atraem íons de sódio e potássio,



27

carregados positivamente (Na+ e K+), que são abundantes na solução dos poros do concreto

(Figura 10). A reação entre eles resulta na produção do gel sílico-alcalino (THOMAS et al., 2013).

Figura 9: Estrutura da sílica.

Fonte: Adaptado de Thomas et al., 2013

Figura 10: Estrutura cristalina (a); Estrutura amorfa (b); Desintegração da rede (c).

Fonte: Rajabipour et al., 2015

Estrutura tetraédrica

de sílica SiO2

Íon de sílica Si4+

Íon de Oxigênio2-

Grupos silanóis hidroxilados (≡Si-O) na superfície

Grupo de SiO2

Principais pontes de siloxano (≡Si-O-Si≡)



28

A reação ocorre de forma mais rápida com o aumento de temperatura e com a redução

de cristalinidade da sílica (MOLCHANOV; PRIKHIDKO, 1957). Dessa forma, quando os silicatos

são amorfos ou possuem baixíssima cristalinidade, os íons (OH-, Na+, K+) conseguem penetrar

facilmente na estrutura do agregado, levando à desintegração da rede inteira. Já os silicatos

melhor cristalizados dificultam a entrada de íons (HASPARYK, 2011; PRISZKULNIK, 2005).

Em relação ao gel higroscópico, produto da reação, há evidências que sua formação nem

sempre causa danos no concreto e que diferentes composições podem se comportar de forma

muito diferente (de forma deletéria ou inócua). Neste contexto, a quantidade de cálcio presente

tem importante papel no comportamento do produto formado. Géis com baixo teor de Ca e alto

teor de Na e K podem atuar como um fluido e permear pelos poros da pasta, sem causar danos

(KAWAMURA E IWAHORI, 2004). Porém, géis com alto teor de Ca começam a se aproximar da

composição e propriedades do C-S-H pozolânico, tendo como resultado um gel de alta rigidez e

baixa expansão (KROGH, 1975; POWERS; STEINOUR, 1995; MONTEIRO et al., 1997, HASPARYK,

1999). Sugere-se que géis com conteúdo de Ca intermediário sejam expansivos, capazes de gerar

e manter altos níveis de tensão, causando danos ao concreto (VAYGHAN; RAJABIPOUR;

ROSENBERGER, 2016).

2.3 Fatores influentes para a ocorrência da RAS

Num contexto geral, existem basicamente 3 condicionantes principais, os quais devem

ocorrer simultaneamente para que a reação possa desencadear, dando início às manifestações

patológicas:

- Presença de hidróxidos alcalinos (K+, Na+, OH-) na solução dos poros do concreto;

- Presença de agregado reativo;

- Umidade suficiente.

Com a inexistência de algum desses condicionantes, a reação com caráter expansivo e

deletério não ocorre.

Há uma série de condicionantes que podem atuar como aceleradores ou inibidores da

reação. Neste contexto, de acordo com a classificação de Wang (1990), entram as condições

ambientais em que a estrutura está exposta (umidade, temperatura, ciclos de molhagem e

secagem), os agentes relacionados ao concreto (relação água/cimento, teor de álcalis do

cimento, dimensão das partículas dos agregados) e os agentes inibidores da reação (adições

pozolânicas, teor de ar incorporado, porosidade dos agregados, aditivos químicos).



29

2.3.1 Álcalis

A principal fonte de álcalis no concreto provém do processo de fabricação do cimento,

sendo o sódio e o potássio considerados responsáveis pelo desencadeamento da RAS. Quando

o cimento Portland é misturado com a água, os álcalis passam rapidamente para a fase líquida,

convertendo-se em hidróxidos alcalinos e, consequentemente, aumentando o pH da mistura

(POOLE, 1992).

Para avaliar o conteúdo total de álcalis disponíveis, presentes no cimento ou concreto,

tornou-se prática padrão expressar o teor de álcali em termos de "equivalente de sódio”. Assim,

o teor de álcalis é representado em porcentagem equivalente de óxido de sódio, calculado a

partir da Eq. 1. 1:

Na2Oeq(%) = Na2O (%) + 0,658K2O (%) Eq. 1. 1

Levando em conta que a reação depende da presença de álcalis para ocorrer, um limite

de 0,60% de equivalente em óxido de sódio tem sido utilizado em especificações para cimento

Portland no sentido de minimizar a deterioração do concreto quando são utilizados agregados

reativos (FOURNIER et al., 2010). Porém, com o passar dos anos, surgiram registros de vários

casos em que a RAS se desenvolveu, mesmo com o uso desse tipo de cimento (HADLEY, 1968;

STARK, 1978, 1980; TUTHILL de 1980; OZOL e DUSENBERRY, 1992).

Embora o cimento seja a principal fonte de álcalis do concreto, Na e K também podem

ser disponibilizados pelos minerais presentes nos agregados (argilominerais, feldspatos

alcalinos, zeolitas e vidro vulcânico (LINDGAR et al., 2012). Segundo Lu et al. (2006), a taxa de

liberação é influenciada pelo tamanho das partículas do agregado e pela temperatura. Álcalis de

fontes externas, tais como sais de degelo, água do mar, água de processos industriais e águas

subterrâneas também contribuem na deterioração causada pela RAS (FERNANDES E

BROEKMANS, 2013). Neste sentido, quanto mais álcalis presentes na solução dos poros do

concreto, maior é seu pH e mais sílica pode ser dissolvida dos agregados (LINDGARD, 2013).

Segundo Neville (2016), cimentos com alto teor de álcalis resultam valores de pH entre 13,5 e

13,9, enquanto cimentos com baixo teor de álcalis, o pH se encontra na faixa de 12,7 a 13,1. O

incremento de 1,0 ponto no pH, eleva 10x a concentração de íons hidroxilas.

Em estudo realizado por Fournier e Bérubé (2000), empregando agregados canadenses,

foram obtidos limites diferentes, onde o “limite seguro” ficou estabelecido dentro de uma faixa

de 1,8 kg/m³ a 3,0 kg/m³ de equivalente de óxido de sódio no concreto. Sendo assim, dada à



30

variada procedência de álcalis no concreto, limitar seu teor total é uma atitude mais lógica, que

inclusive é prevista pela norma brasileira NBR 15577-1 (ABNT, 2018), onde é indicado limitar o

consumo de álcalis do concreto a valores menores que 2,4 kg/m3 de Na2Oeq.

Tiecher (2006) avaliou os diferentes tipos de cimento frente a agregados do Sul do Brasil

e concluiu que o equivalente alcalino do cimento não pode ser considerado única forma de

evitar o desencadeamento da RAS. Nos resultados obtidos em seu estudo, o CP IV, cujo

equivalente alcalino foi o maior dentre os 4 cimentos avaliados, apresentou menores expansões.

Em contrapartida, o CP V ARI, CP V ARI-RS e CP II-Z, os quais possuiam equivalentes alcalinos

menores, resultaram expansões superiores com todos os 40 agregados estudados.

2.3.2 Agregados reativos

Para que a reação RAS se desenvolva, o agregado deve conter sílica em alguma das suas

formas. As principais constituições reativas são vidro vulcânico, tridimita, cristobalita,

calcedônia, opala, quartzo e feldspatos deformados (KIHARA, 1986). Entretanto, segundo

Tiecher (2010), ao longo do tempo, todos minerais constituídos de sílica (especialmente o

quartzo), mesmo que não apresentem deformação, tendem a reagir. Isso ocorre porque o

quartzo (e seus polimorfos) é ácido, e o pH do concreto é básico, levando à dissolução da sílica,

mesmo que o mineral possua estrutura bem cristalizada. Porém, no caso de ser um mineral sem

deformação, o desencadeamento será muito mais lento. De forma simplificada, quanto mais

desorganizada e instável for a estrutura cristalina, mais reativo será o agregado.

Além disso, a finura dos grãos também contribui na velocidade de ocorrência da reação.

Quanto mais finas forem as partículas, maior a superfície disponível para reagir e, por

consequência, maior a velocidade (VALDUGA, 2002; HASPARYK, 2011).

Agregados com maior porosidade também podem ser mais reativos, devido ao fácil

acesso dos fluidos pelos poros do concreto (BROEKMANS, 2002). Wenk, Monteiro e Shomglin

(2008) testaram uma rocha granítica deformada e concluiram que existe uma relação entre a

microestrutura do agregado e a expansão, especialmente devido à redução do tamanho dos

grãos, textura da rocha (desenvolvimento de foliação) e deformação do quartzo, corroborando

com publicações anteriores, publicadas por Gogte (1973) e Kerrick e Hooton (1992).

A reatividade de um agregado normalmente é avaliada através de ensaios acelerados,

sendo mais comum o emprego do ensaio acelerado em barras de argamassa. Entretanto, o

resultado do ensaio pode ser influenciado por uma série de fatores, um deles é a forma dos

grãos dos agregados. Valduga et al. (2005) avaliou a influência desse parâmetro no ensaio



31

acelerado realizando a britagem de uma rocha basáltica em 3 diferentes britadores. Os ensaios

foram conduzidos através da ASTM C 1260:2005 e os resultados obtidos podem ser observados

na Figura 11, onde nota-se que cada forma de grão se apresenta dentro de uma faixa diferente

na classificação da potencialidade reativa (inócuo, potencialmente reativo ou reativo), de

acordo com os limites estabelecidos pela referida norma.

Figura 11: Influencia da forma dos grãos na expansão do concreto.

Fonte: Valduga et al., 2005.

Há evidências que tipos de rochas aparentemente similares podem variar muito quanto

à sua reatividade, dependendo da sua formação geológica. Assim, um tipo de rocha pode ser

inócuo em um país ou região e ser reativo em outro. Por isso a classificação final não pode ser

definida apenas baseada em análises petrográficas, elas devem estar em conjunto com testes

laboratoriais para confirmar os resultados obtidos, além da experiência nacional ou regional já

obtida (LINDGARD et al., 2012), tal como prescreve a norma NBR 15577 (ABNT, 2018).

2.3.2.1 Rochas Vulcânicas

O presente estudo busca ampliar o conhecimento a respeito do comportamento de

agregados empregados na metade norte do RS, onde as rochas são de origem vulcânica.

As rochas vulcânicas fazem parte do grupo das rochas ígneas extrusivas. Os principais

exemplares desse tipo de rocha são os basaltos, os riolitos, os dacitos e os andesitos. Dentre

elas, as mais comuns encontradas na superfície terrestre são os basaltos (GUSMÃO FILHO,

2016). Segundo Filla (2011), o Brasil tem um dos maiores derrames basálticos do mundo, o qual



32

localiza-se na Bacia do Paraná, que no RS compreende a região norte do estado, fazendo parte

da Província Magmática do Paraná (PMP), como mostra a Figura 12;

Figura 12: Províncias do Rio Grande do Sul.

Fonte: Adaptado de CPRM, 2006.

As rochas ígneas classificam-se, de acordo com o grau de saturação em sílica (SiO2) em:

básicas, com SiO2 < 57%; intermediárias, com 57 < SiO2 < 63%; ou ácidas, com SiO2 > 63%

(BERGMANN et al., 2014). De acordo com Marques e Ernesto (2004), essas rochas se originaram

diretamente da rápida solidificação de um volumoso magnetismo toleítico, representados por

derrames basálticos e efusivas ácidas, com vulcânicas intermediárias muito pouco abundantes.

Neste sentido, o vulcanismo ocorrido na PMP foi essencialmente de natureza bimodal (basalto-

riolito), sendo que as rochas intermediárias são muito pouco abundantes em comparação às de

natureza básica e ácida, expondo a diversidade química das rochas vulcânicas da Bacia do

Paraná.

Nas rochas vulcânicas a rápida solidificação do magma faz com que a formação de

núcleos cristalinos cresça de forma acelerada, formando um grande número de pequenos

cristais. Isso reflete no tamanho dos grãos, que variam de fino a muito fino (BEST, 1982), que é

uma das características principais das rochas vulcânicas, podendo chegar a grãos invisíveis a olho

nu (chamadas “afaníticas”, grãos menores que 1mm), conforme relata Bergman et al. (2014).

Quando a solidificação é muito rápida, nem todo o magma é capaz de formar cristais, parte

solidifica-se em um material de baixíssima cristalinidade ou amorfo (chamado mesóstase ou

vidro vulcânico), isso ocorre porque os átomos não tiveram tempo suficiente para se acomodar



33

e formar melhor as redes cristalinas. A quantidade de vidro vulcânico em uma rocha está

relacionada ao histórico de resfriamento das lavas (BEST, 1982), sendo esta uma das fases mais

reativas nas rochas de origem vulcânica.

Cabe salientar que, segundo Tiecher (2010), o material normalmente chamado de vidro

vulcânico que se localiza nos interstícios dos grãos das rochas vulcânicas, na verdade é

constituído de grãos submicroscópicos de minerais que não podem ser identificados em

microspopia ótica, somente através de microscopia eletrônica. Segundo a autora, essa

mesóstase intersticial possui composição variada, o que pode explicar maior reatividade de uma

rocha em relação a outra. A Figura 13 mostra a diferença entre o material intersticial de uma

rocha vulcânica (mesóstase) e o vidro vulcânico, onde observa-se que, em microscopia ótica,

que o vidro não transmite luz, tanto quando visualizado sob luz natural quanto em luz

polarizada, ao contrário da mesóstase.

Conforme Piccirillo e Melford (1988), as rochas vulcânicas da PMP são representadas

principalmente por basaltos toleíticos e andesitos-basaltos toleíticos, com dois piroxênios

(augita e pigeonita), que constituem aproximadamente 90% do volume total de material

extrusivo. Também ocorrem andesitos toleíticos, porém apenas cerca de 7% e, em menor

quantidade, rochas ácidas, representadas por riodacitos e riolitos, em cerca de 3%. A

mineralogia essencial dos basaltos abrange plagioclásicos cálcicos e piroxênios. Nos dacitos e

riolitos predominam feldspatos potássicos, plagioclásios sódicos, piroxênios e quartzo

(BERGMANN et al., 2014).

Os riolitos são considerados mais reativos que os basaltos e os andesitos, por

apresentarem maior porcentagem de sílica na sua composição, predominantemente sob a

forma criptocristalina (LAMAS; FERNANDES; NORONHA, 2014). Segundo Tiecher (2010), os

riolitos são rochas correspondentes aos granitos, ou seja, possuem a mesma composição

mineralógica, porém, por serem rochas vulcânicas, os riolitos possuem minerais muito menores

que os granitos (rochas plutônicas) e a presença de material instersticial (mesóstase).



34

(a)

(b)

(c)

(d)

(e) (f)

(g)

(h)

Figura 13: Micrografias obtidas em microscopia ótica comparando as mesóstases e o vidro

vulcânico, onde: V= vidro vulcânico, Mm= mesóstase com grãos microcristalinos, Ma=

mesóstase com predominância de argilominerais, Mq= mesóstase com grãos melhor

cristalizados. (a) (b) aspecto do vidro vulânico sob luz natural e polarizador cruzado,

ampliação 10x; (c) (d) aspecto da mesóstase Mm sob luz natural e polarizador cruzado,

ampliação 20x; (e) (f) aspecto da mesóstse Ma sob luz natural e polarizador cruzado,

ampliação 20x; (g) (h) aspecto da mesóstase Mq sob luz natural e polarizador cruzado,

ampliação 10x.

Fonte: Adaptado de Tiecher (2010)

V V

Mm Mm

Ma Ma

Mq Mq



35

2.3.3 Condições de entorno

A umidade é um dos 3 principais fatores necessários para que a RAS se desencadeie de

forma deletéria. Segundo Nilsson e Peterson (1983), em estudo sobre a influência da umidade

relativa na amplitude das manifestações patológicas devido a RAS, a água, em primeiro lugar, é

um solvente para os íons que participam da reação, sendo o principal meio de transporte para

estes íons alcalinos, além de ser um agente importante no estágio de expansão do gel.

Vários pesquisadores realizaram testes com o objetivo de encontrar o limite crítico de

UR (umidade relativa) para o desencadeamento da RAS. Ou seja, o teor de UR em que a reação

não ocorre (LENZNER; LUDWIG, 1978; NILSSON; PETERSON, 1983; ÓLAFSSON, 1986; KURIHARA;

KATAWAKI, 1989; TOMOSAWA; TAMURA; ABE, 1989; STARK, 1991). Na maioria dos trabalhos o

limite crítico para iniciar a expansão está na faixa entre 80% a 90%, no entanto, apesar desta

incerteza, em geral, o limite crítico de 80% é mais frequente na literatura (LINDGARD, 2013).

Kihara (1986) afirma que os processos de molhagem e secagem acarretam o agravamento

da deterioração decorrente da RAS. Isto porque com a exposição cíclica à umidade ocorre a

solubilização e migração dos álcalis para regiões específicas do concreto, permitindo assim a

intensificação da reação nessas regiões e causando uma expansão acentuada e localizada. Em

estudo recente, Kagimoto, Yasuda e Kawamura (2016), avaliaram amostras de concreto

afetadas pela RAA sujeitas à processos de secagem e ressaturação. Os resultados mostraram

que as amostras apresentaram maior expansão no seu interior, do que as partes mais

superficiais, concluindo que a fissuração encontrada na superfície se deve à expansão

diferencial.

Enquanto a umidade é responsável pelo desencadeamento da reação e expansões, a

temperatura é responsável pela aceleração do processo (HASPARYK, 2011). Rigden, Majlesi e

Burley (1995) e Shayan e Xu (2004) salientam que a temperatura não apenas acelera o processo,

mas também aumenta a magnitude das expansões.

Em relação à influência da dosagem do concreto, mais especificamente à relação

água/cimento (a/c), pode-se dizer que sua redução levará a uma maior concentração de íons

OH- na solução dos poros (STARK et al., 2008). Ou seja, com a redução da a/c, maior o pH e,

consequentemente, maior a dissolução da sílica (LINDGARD et al., 2012). Por outro lado, em

uma pasta densa, onde a relação a/c é baixa, o transporte de fluidos (entrada de água/agentes

agressivos) é reduzido (WANG, 2008), diminuindo a umidade relativa, e tornando mais lento o

processo da reação.



36

2.4 Prevenção e Mitigação da reação

Para prevenção do desencadeamento e do desenvolvimento da RAS estão dispostas,

atualmente, as seguintes medidas:

a) Uso de cimento com baixo teor de álcalis;

b) Uso de agregados não reativos – o que nem sempre se torna uma medida viável

economicamente, devido à localização das jazidas e o custo elevado de transporte;

c) Incorporação de adições minerais ou químicas.

As adições minerais são um meio eficaz para controlar a expansão da RAS (THOMAS et

al., 2013), e seu uso já é prática comum para esta finalidade, incluindo-se a parte 5 da NBR 15577

(ABNT, 2018) . Tais adições são classificadas em 3 grupos, de acordo com sua ação físico-química:

material pozolânico, material cimentante e filer (DAL MOLIN, 2011). O processo de mitigação

ocorre da seguinte maneira: a sílica das adições minerais reage com os álcalis do concreto antes

da sílica presente nos agregados, formando produtos inócuos (não expansivos). Filla (2011)

comenta 4 mecanismos dos quais as adições ativas controlam as expansões causadas pela RAS,

sendo eles:

1. Aumento da impermeabilidade do concreto devido à redução do diâmetro dos poros

da pasta (redução do ingresso de umidade);

2. Diluição do teor dos álcalis na solução dos poros, por conta da substituição de parte

do clínquer por adições pozolânicas;

3. Redução do pH, que é uma consequência da reação pozolânica entre o hidróxido de

cálcio liberado pelas reações de hidratação do cimento e os componentes reativos

das adições;

4. Mudança na composição do C-S-H, aumentando sua capacidade de retenção de

álcalis.

Thomas (2011) mostrou que praticamente qualquer adição ativa pode ser utilizada para

controlar a reação, desde que em teor suficiente. A quantidade necessária depende da natureza

da adição (especialmente a composição mineralógica e química), da natureza do agregado

reativo (quanto mais reativo, maior teor de adição), da quantidade de álcalis nos poros e das

condições de exposição do concreto. De acordo com o mesmo autor, geralmente, à medida que

o teor de substituição aumenta, a expansão diminui, até atingir um limite aceitável. São

necessários teores baixos de substituição, em torno de 10% a 15%, para as adições que possuem

elevado teor de sílica, tais como a sílica ativa e o metacaulim. Já adições com baixo teor de sílica



37

(cinzas volantes classe C e escória) precisam de teores maiores, geralmente superiores a 40%.

No trabalho de Tiecher (2006) também ficou evidente que a quantidade de cinza volante deve

ser em torno de 40% para que a RAS não ocorra. No estudo a autora utilizou vários tipos de

cimento, dentre eles o CPII-Z e o CPIV, ambos com cinza volante, porém somente o CPIV foi

capaz de mitigar a RAS, ou seja, o teor de adição presente no CPII-Z não foi suficiente para

mitigar a RAS.

Segundo Munhoz (2007), a eficiência das adições ativas está diretamente ligada não

apenas à sua composição química e mineralógica, mas também a proporção desse material em

substituição ao cimento e do potencial reativo do agregado. Um estudo realizado por Hasparyk

et al. (2016) onde foram utilizados dois tipos de agregados reativos do nordeste do Brasil (ambos

granitos), mostra que o uso de metaculim é capaz de atenuar as expansões da RAS, dependendo

do teor utilizado. Neste estudo as quantidades de 10% e 14% resultaram nas menores

expansibilidades. Recentemente, Cachepa (2017) em sua pesquisa, avaliou a mitigação da RAA

com o emprego de resíduo de cerâmica vermelha e metaculim como pozolanas, tanto isoladas

quanto combinadas nos percentuais de 20% e 30%, frente a agregado potencialmente reativo.

Através do método acelerado em barras de argamassas foi possível verificar que ambos

materiais e teores utilizados obtiveram expansões inferiores a 0,10%.

Tiecher (2006) verificou que ao empregar cimento pozolânico (CP IV) é possível mitigar

a ocorrência da RAS, entretanto, cimentos compostos (CP II Z e CP II F) não se mostraram

suficientemente eficientes. Hasparyk (1999) investigou o emprego da cinza de casca de arroz,

apontando para o excelente desempenho da adição na mitigação da RAS, contudo, no estudo

de Silveira (2007) foi possível constatar que a cinza de casca de arroz pode promover a RAS,

dependendo de sua distribuição na matriz cimentícia.

Os compostos à base de lítio também têm comprovado sua eficiência tanto na

prevenção da RAS (utilizado como aditivo químico na mistura do concreto), quanto no reparo

de estruturas já afetadas pela reação (CÂNDIDO et al., 2010). Embora tenham sido apresentadas

muitas teorias, o mecanismo pelo qual o lítio controla a reação ainda não é conhecido (FENG et

al., 2005). A explicação mais simples e comum é que os sais de lítio reagem com a sílica da

mesma maneira que Na+ e K+, mas o produto formado pela reação é um silicato de lítio insolúvel,

com baixa propensão de absorver água e pequena ou nenhuma capacidade de expandir

(THOMAS et al., 2013). De acordo com Thomas et al. (2013), a eficácia do lítio é extremamente

dependente da reatividade do agregado, sendo que não é possível prescrever uma dosagem

única para controlar a reação. Para o autor, a dose mínima necessária deve ser determinada

através de ensaios de compostos de lítio com o agregado reativo específico para uso.



38

Atualmente estão sendo realizadas pesquisas com óxidos nanométricos frente à

mitigação da RAS. Em 2016, Portella et al. (2016) utilizaram uma tecnologia chamada de “Plasma

CC pulsado” para formar filmes finos à base de nano-Ti, nano-FE e nano-Al, em agregados

basálticos reativos com a finalidade de mitigar a reação. Como referência os autores utilizaram

o mesmo agregado sem o tratamento de plasma. As expansões obtidas no fim dos testes foram

cerca de 5 vezes menores que a do agregado de referência, encontrando-se dentro dos limites

estabelecidos pela norma NBR 15577-1 (ABNT, 2008).

2.4.1 Utilização de finos de agregados reativos na mitigação da RAS

Há poucas pesquisas publicadas sobre o uso de pó de agregados reativos (RAP) como

uma adição com o propósito de mitigar a RAS. Como reportado na revisão de literatura, a

atividade deletéria ou benéfica de um material em relação à RAS depende do tamanho de

partículas. Assim, o pó de agregados e pozolanas típicas (tais como cinzas volantes e sílica ativa)

podem ser classificados na mesma categoria, e sua atividade de mitigação pode ser explicada

muitas vezes através dos mesmos mecanismos propostos para pozolanas (CYR et al., 2009).

Salles et al. (1997) relatam o uso de misturas com 10%, 20% e 30% de pó de basalto e

de vidro pirex em substituição ao cimento, resultando na inibição do processo expansivo da

reação. Segundo os autores, isto se deve ao fato dos álcalis serem retidos pelos finos dos

agregados e reagirem com as partículas deste, causando a redução na concentração de álcalis,

próximo à superfície do agregado. O pó, junto com os produtos gerados, preenche os poros,

resultando em uma densificação da matriz, dificultando a migração de álcalis.

Segundo Carles-Gilbergues et al. (2008), quanto mais reativo é o agregado enquanto

graúdo, mais eficiente em controlar a expansão será o pó dele derivado. Também foi observado

que quando as partículas do RAP não são finas o suficiente ou quando são empregados elevados

teores, mesmo associados a agregados não reativos, podem ocorrer reações expansivas pelo

uso dos finos em si (GUÉDON-DUBIED et al.,2000 apud CYR et al., 2009).

Cyr et al. (2009), em pesquisa com pós provenientes de 4 tipos de agregados graúdos

(quartzito, calcário silicioso, opala e vidro), revelou que os pós mais eficazes são os que possuem

teores elevados de sílica (no caso, opala e vidro). Foi obtida evidencia experimental da atividade

pozolânica do RAP e mostrado que estes consumiram cal e produziram silicato de cálcio

hidratado (C-S-H). Por fim, os autores demonstraram neste estudo que o RAP redistribuiu os

álcalis na solução dos poros, reduzindo a alcalinidade da solução para um nível suficientemente

baixo, evitando a expansão causada pela RAS.



39

Em 2011, Filla micronizou os finos de duas amostras de basalto distintos, de jazidas do

norte do estado do Paraná. Neste estudo, o material foi utilizado em substituição parcial ao

cimento (CP V ARI), nos teores de 30%, 45% e 60%. Após a realização de ensaios acelerado de

barras de argamassa, os finos mostraram-se eficazes em reduzir as expansões das barras, sendo

que o teor de 60% de adição mitigou as expansões a níveis aceitáveis por norma, como pode ser

observado na Figura 14.

Figura 14: Expansão média das barras de argamassa moldadas com cimento contendo

diferentes teores de adição de pó micronizado de basalto reativo.

Fonte: Filla, 2011.

Recentemente, Oliveira (2017) publicou pesquisa similar utilizando pó derivado de

basalto, o mesmo utilizado na construção da usina hidrelétrica de Nova Ponte (MG). O estudo

avaliou percentuais de 10%, 20% e 30%, em substituição ao cimento e concluiu, através do

ensaio acelerado das barras de argamassa, que os traços contendo 20% e 30% do pó de rocha

reativa demonstraram ser totalmente eficientes, inibindo por completo a RAS, sem alterações

significativas das demais propriedades dos compósitos.

O efeito filler já vem sendo estudado e demonstrado resultado benéfico em diversos

tipos de manifestações patológicas de estruturas de concreto. Em meios de baixa

pozolanicidade, as adições não formam C-S-H e passam a atuar como um material de

preenchimento, onde o tamanho reduzido do material faz com que as partículas se introduzam

entre os grãos de cimento e se alojem nos interstícios da pasta, reduzindo o espaço disponível

para a água, garantindo melhor desempenho e durabilidade (GOBI, 2017).



40

A partir do que traz a literatura a respeito do emprego de finos de britagem no concreto,

constata-se que o principal efeito desse tipo de material é o fechamento da porosidade, ou seja,

não é pozolânico. Sendo assim, no presente estudo, será avaliado o emprego de finos de

britagem em substituição parcial aos agregados na mitigação da RAS.



41

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL

A fim de atingir os objetivos definidos nesta pesquisa, o programa experimental desse

estudo foi dividido em três etapas. A primeira etapa consistiu da escolha, coleta e caracterização

das amostras, tanto dos agregados quanto do cimento empregado nesta pesquisa. Na segunda

etapa, foi feita a avaliação da potencialidade reativa dos agregados, através da análise

petrográfica, do potencial de dissolução de sílica das amostras e do ensaio acelerado das barras

de argamassa. Por fim, na terceira etapa do trabalho, avaliou-se o potencial de mitigação da RAS

através da substituição dos agregados pelos finos de britagem. Nesta etapa foi estudada a

influência do teor de finos a ser empregado e, também da granulometria. O fluxograma

apresentado na Figura 15 ilustra esquematicamente o programa experimental proposto, que

será melhor detalhado na sequência deste capítulo do trabalho.

ETAPA 1

Escolha, coleta e caracterização das amostras de agregados e cimento

ETAPA 2

Avaliação da potencialidade reativa dos agregados

ETAPA 3

Avaliação do potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem.

Figura 15: Planejamento do programa experimental. Fonte: Própria autoria, 2018.



42

3.1 Materiais

3.1.1 Cimento

Para a realização do estudo, foi utilizado cimento Portland CP V ARI, compatível com o

cimento padrão, fornecido pela Associação Brasileira de Cimento Portland, para realização de

estudos da reatividade dos agregados. Pelo fato de não conter adições ativas (apenas 5% de filer

calcário), o cimento CP V ARI é reconhecido por não mitigar a reação álcali agregado. As

informações da composição química, das propriedades físicas e mecânicas do cimento se

encontram na Tabela 1, as quais foram obtidas junto ao fabricante.

Tabela 1: Características do cimento CP V ARI.

ESPECIFICAÇÕES FÍSICAS E MECÂNICAS CP V ARI LIMITES

NBR 16697 (2018)

Massa específica (cm²/g) 3,07

Finura

Blaine (cm²/g) 4.626 4.900 ±200

# 200 (%) 0,30 6,00

# 325 (%) 1,70

Tempo de pega (h) Início 4,20 >1

Fim 5,40 ≤10

Resistência a compressão (MPa)

01 Dia 20,90 14,00

03 Dias 37,70 24,00

07 Dias 43,10 34,00

28 Dias 49,40

ESPECIFICAÇÕES QUÍMICAS CP V ARI LIMITES

PARA CPV ARI

Mgo (%) 2,70 6,5

SO3 Média (%) 3,00 4,5

Perda ao fogo média (%) 3,70 4,5

Óxidos de sódio (%) 0,10

Óxidos de potássio (%) 1,13

Equivalente alcalino em Na2Oeq (%) 0,84 0,90 ± 10

Expansão em autoclave (%) 0,17 <0,20

Fonte: Adaptado de InterCement Apiaí/SP, 2017.

3.1.2 Agregados

Foram coletadas amostras de agregados miúdos provenientes de rochas de origem

vulcânica, disponíveis comercialmente no estado do Rio Grande do Sul. A escolha das amostras

foi feita de modo a contemplar da forma mais ampla possível as mais diversas rochas



43

empregadas no estado, as quais comercialmente são chamadas de basalto, mas que, de acordo

com a composição mineralógica, nem sempre recebem essa classificação. A distribuição das

cidades onde foram feitas as coletas pode ser visualizada na Figura 16.

Foram coletados 50 kg de pó oriundo da britagem das rochas vulcânicas em cada

localidade, diretamente retiradas do depósito comercial das pedreiras. Estas foram

devidamente homogeneizadas de forma a obter uniformidade da coleta. A Tabela 2 relaciona a

localidade e a respectiva nomenclatura dada no estudo para cada amostra, a qual será utilizada

nas citações deste trabalho.

Figura 16: Mapa das localidades das amostras.

Fonte: Adaptado de CPRM, 2006.

Tabela 2: Municípios de coleta das amostras de rochas vulcânicas.

LOCALIDADE NOMENCLATURA

EMPREGADA

Erechim ER

São João da Urtiga SJ

Passo Fundo PF

Caxias do Sul CX

Alegrete AL

Santa Maria SM

Ijuí IJ

Torres TR

Montenegro MN

Fonte: Própria autoria, 2018.



44

Figura 17: Agregados miúdos de origem vulcânica utilizados de cada jazida.


3.2 Métodos

3.2.1 Análise petrográfica

A realização da análise petrográfica realizada no presente estudo teve por objetivo

identificar os minerais constituintes das rochas empregadas e, a partir dessa identificação,

avaliar sua potencialidade reativa (ABNT NBR 15577-3, 2018). Além disso, através da análise

petrográfica, também é possível analisar a estrutura e a textura dos grãos e relacionar essas

características ao potencial de desenvolvimento da RAS. Segundo Teixeira et. al. (2009), a análise

micrográfica em rochas ígneas extrusivas vulcânicas é complexa, devido ao magma se resfriar

rapidamente, tendo uma consolidação muito acelerada, o que está diretamente ligado ao não

desenvolvimento adequado dos minerais.

Para realização da análise petrográfica foram confeccionadas lâminas delgadas, com

aproximadamente 30 µm de espessura, das amostras selecionadas. A confecção das lâminas

para realização da análise petrográfica foi encaminhada ao Laboratório de Laminação

Petrográfica da Universidade do Vale dos Sinos/RS (UNISINOS). A análise petrográfica e as

fotomicrografias foram feitas no Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande



45

do Sul (UFRGS), dando maior ênfase aos constituintes que potencializam a reatividade das

rochas. Foi empregado para a análise um microscópio óptico de luz transmitida.

3.2.2 Avaliação da atividade pozolânica

A avaliação da atividade pozolânica realizada no presente estudo teve como objetivo

verificar o potencial dos finos como adição/substituição ao cimento Portland. Segundo

Rodrigues (2010), a atividade pozolânica se dá pela capacidade da sílica (amorfa) se solubilizar

no meio alcalino, reagindo com íons de cálcio das reações de hidratação do cimento, formando

monossilicatos de cálcio, tendo estes, propriedades aglomerantes.

Dadas as características dos finos estudados nesta pesquisa, oriundos da cominuição de

rochas, de antemão pressupôs-se não haver atividade pozolânica desse material. Contudo, foi

realizada a análise como forma de comprovar tal pressuposição e, também, justificar a escolha

do emprego dos finos em substituição parcial aos agregados, não ao cimento.

Os ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais de Construção Civil da Escola

Politécnica da Faculdade Meridional (IMED), por meio do índice de atividade pozolânica (IAP)

com cal hidratada e com cimento Portland, conforme prescrevem as normas ABNT NBR 5751

(2012) e ABNT NBR 5752 (2014), respectivamente. Para realização dessa análise foram

empregados finos passantes na peneira de malha 75 µm.

3.2.2.1 Determinação do índice de desempenho com cimento Portland

Este ensaio consiste em preparar dois traços de argamassa diferentes, um deles

constituindo a argamassa de referência (REF), no traço 1:3 e relação água/cimento de 0,48. O

outro traço com 25% de substituição, em massa, do cimento pelos finos de britagem (FB), com

a mesma relação água/cimento (0,48).

Após a preparação das argamassas, com auxílio de misturador mecânico, foram

moldados 6 corpos de prova cilíndricos para cada tipo de material, com 5 cm de diâmetro e 10

cm de altura, seguindo os procedimentos da NBR 7215 (ABNT, 1996). Em seguida, deu-se início

aos procedimentos de cura, onde os corpos de prova permaneceram em câmara úmida, até

completarem 28 dias, quando foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão.

O índice de atividade pozolânica foi avaliado por meio da comparação entre a resistência

à compressão aos 28 dias da argamassa de referência (elaborada apenas com cimento) e da



46

argamassa produzida tendo 25% de substituição. Segundo a norma, para que o material seja

considerado pozolânico, o IAP deve ser igual ou superior a 90%, sendo definido utilizando-se a

Eq. 1.2:

IAP = Fcp

Fccx100

Eq. 1.2

Onde:

Fcp = resistência à compressão média, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados

com cimento Portland e finos de britagem (material pozolânico);

Fcc = resistência à compressão média, aos 28 dias, dos corpos de prova moldados

somente com cimento Portland;

3.2.2.2 Determinação do índice de desempenho com cal

Para a determinação do índice de desempenho com a cal, é necessário preparar uma

argamassa com hidróxido de cálcio (referência) e outra com os finos de britagem, em

quantidade correpondente ao dobro do volume de hidróxido de cálcio.

A quantidade de água utilizada para a mistura foi determinada para que fosse obtida

uma argamassa com índice de consistência de 225 ±5 mm.

Seguindo os procedimentos da NBR 7215 (ABNT, 1996), foram moldados 3 corpos de

prova cilíndricos, com 5 cm de diâmetro e 10 cm de altura, para cada amostra de fino. Em

seguida, os corpos de prova permaneceram em ambiente de laboratório, por 7 dias, quando

foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão.

Segundo a norma, para que o material seja considerado pozolânico, a média das

resistências à compressão deve ser igual ou superior a 7 MPa.

3.2.3 Ensaio acelerado em barras de argamassa

Os procedimentos para realização do ensaio acelerado das barras de argamassa são

normalizados no Brasil pela ABNT NBR 15577-4 (2018). No presente estudo este ensaio foi

adotado tanto para análise do potencial de expansão dos diferentes agregados quanto para a

verificação da mitigação da RAS com o uso dos finos de britagem.



47

O ensaio acelerado em barras de argamassa foi realizado no Laboratório de Materiais

de Construção Civil da Escola Politécnica da IMED.

3.2.3.1 Análise da reatividade potencial dos agregados

Para realização do ensaio as amostras passaram inicialmente por um processo de

lavagem dos agregados e posteriormente foi realizado o peneiramento para classificação da

granulometria, de acordo com as faixas preconizadas pela referida norma (Tabela 3). Feito isso

permaneceram armazenadas em sacos plásticos fechados (Figura 18).

Tabela 3: Faixas granulométricas para o ensaio acelerado, segundo a NBR 15577-4.

PENEIRA COM ABERTURA DE MALHA

(ABNT NBR NM ISO 3310-1) QUANTIDADE DE MATERIAL EM MASSA

PASSANTE RETIDO % MASSA (G)

4,75 mm 2,36 mm 10 99,0

2,36 mm 1,18 mm 25 247,5

1,18 mm 600 µm 25 247,5

600µm 300 µm 25 247,5

300µm 150 µm 15 148,5

Fonte: Adaptado ABNT, 2018.

Figura 18: Frações granulométricas preparadas para o ensaio acelerado das barras de

argamassa.




48

Após a preparação dos agregados seguiu-se a preparação das argamassas. Para cada

amostra foram moldadas 3 barras de argamassa, no traço 1:2,25, com relação a/c 0,47, em

massa. O procedimento de moldagem seguiu o seguinte critério: nos primeiros 30 s, em

velocidade baixa, onde foram misturados à água e o aglomerante, depois foi acrescentado o

agregado e, ao final, o misturador foi acionado por mais 30 s, em velocidade alta. Feito isso, o

misturador mecânico foi desligado por um período de 1 min e 15 s, quando foram raspadas as

laterais da cuba de mistura, a fim de homogeneizar todos os materiais. Imediatamente após

esse período, o misturador tornou a ser acionado em velocidade alta por mais 1 min. Findada a

mistura dos materiais foram moldadas as barras de argamassa, em duas camadas de iguais

espessuras, nas dimensões de 285 mm x 25 mm x 25 mm, onde cada uma delas foi adensada

com 20 golpes.

Passadas vinte e quatro horas da moldagem, as barras foram retiradas das formas e

devidamente identificadas (Figura 19a). Em seguida as barras permaneceram imersas em água,

em recipiente fechado (Figura 19b), onde a temperatura da água aumentou gradativamente até

80 ±2°C, em estufa, por 24h, quando foi realizada a medida inicial do comprimento dos corpos

de prova de argamassa (referência). Logo após, as barras foram imersas em uma solução de

hidróxido de sódio (NaOH), com concentração de (1±0,01) N, previamente aquecida (80 ± 2) °C.

As variações de comprimento foram aferidas com auxílio de um relógio medidor digital

(Figura 20). A partir de então, as amostras permaneceram imersas na solução alcalina por 28

dias, onde foram realizadas leituras periódicas da variação de comprimento. O cálculo da

expansão das argamassas ao longo do tempo foi realizado conforme Eq. 1.3. De acordo NBR

15577-1 (2018), as barras que apresentarem expansões inferiores a 0,19% aos 30 dias (contados

a partir da moldagem) classificam o agregado como potencialmente inócuo. Expansões iguais

ou superiores a 0,19% denotam agregados potencialmente reativos.

Expansão=Li-L0

L efetivo×100%

Eq. 1.3

Onde:

Li = Leitura na idade de análise;

L0 = Leitura zero;

Lefetivo = distância entre as extremidades internas dos pinos de medida.



49

(a) (b)

Figura 19: (a) Aspecto das barras de argamassa após a desmoldagem; (b) Amostras imersas em solução de NaOH, em recipiente fechado.


Figura 20: Leitura das barras. Fonte: Própria autoria, 2018.

3.2.3.2 Avaliação da possibilidade de mitigação da RAS pelos finos de britagem

Para avaliar o potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem foram utilizados os

agregados classificados como potencialmente reativos no ensaio acelerado, ou seja, cujo

comportamento no ensaio acelerado de argamassa resultou expansões ≥ 0,19% após 28 dias de

imersão na solução alcalina.

A avaliação do potencial de mitigação da RAS foi feita através da substituição de parte

do agregado por finos de britagem. Os estudos encontrados na literatura a respeito do emprego

de finos fazem a substituição ao cimento (SALLES et al. (1997), CYR et al. (2009), FILLA (2011),

OLIVEIRA (2017)), entretanto, a partir dos resultados obtidos nos ensaios de atividade

pozolânica das amostras, os quais serão descritos no item 4.1, verificou-se que os mesmos não

possuem características que permitam sua substituição ao aglomerante.



50

Sendo assim, o potencial de mitigação dos finos foi avaliado através da substituição de

parte dos agregados pelo material fino do mesmo agregado. Um estudo semelhante foi

realizado por López, Azevedo e Barbosa Neto (2005). Para tanto, a fim de avaliar se quantidade

de material fino influência nas expansões, foram estudados dois percentuais de substituição,

10% e 20%. Os teores de substituição adotados para este estudo basearam-se em Salles et al.

(1997), Filla (2011) e Oliveira (2017).

A influência da dimensão dos finos na mitigação, foi estudada a partir de duas

granulometrias de finos, os passantes na peneira de abertura 0,075 mm e os passantes na

peneira de abertura 0,045 mm.

Para obtenção dos finos passantes na malha de abertura 0,045 mm foi necessária a

moagem do agregado em moinho de bolas. Para a moagem foi utilizado o material passante na

peneira de malha 0,075 mm, que permaneceu no moinho durante 10 minutos. A proporção

usada para moagem foi de 5 Kg de bolas de alumina, de 15 ±2 mm de diâmetro, para 800 g de

finos.

A Figura 21 ilustra uma amostra de agregado antes e após o peneiramento em peneira

de abertura 0,075 mm.

Figura 21: Amostra de pó de brita 0 (a); Finos de basalto após peneiramento (b).


A substituição dos agregados pelos finos foi feita de maneira proporcional para cada

fração granulométrica preconizada pelo ensaio acelerado, de acordo com o que está descrito

nas Tabelas 4 e 5 a seguir. Por exemplo, a fração passante na peneira 4,75 mm, e retida na

peneira 2,36 mm, corresponde a 10% da quantidade total de agregados a ser substituída no

ensaio. A mesma percentagem de substituição foi adotada para colocação dos finos. Isso foi

feito para todas as faixas granulométricas do ensaio, a fim de fazer a distribuição proporcional

(a)

(b)



51

do material na mistura. Tal substituição foi feita tanto para a fração 0,075 mm quanto para a

fração 0,045 mm, totalizando 96 barras de argamassa.

Tabela 4: Quantidade de material utilizado para 10% de adição de finos em substituição da parte granulométrica.

PENEIRA COM ABERTURA

DE MALHA (ABNT NBR

NM ISO 3310-1)

QUANTIDADE DE MATERIAL EM MASSA

PASSANTE RETIDO % A SER

EMPREGADA

MASSA (G)

AGREGADOS

MASSA (G)

FINOS

MASSA (G)

TOTAL

4,75 mm 2,36 mm 10 89,10 9,9 99,0

2,36 mm 1,18 mm 25 222,75 24,75 247,5

1,18 mm 600 µm 25 222,75 24,75 247,5

600µm 300 µm 25 222,75 24,75 247,5

300µm 150 µm 15 133,65 14,85 148,5

Fonte: Adaptado de ABNT, 2018.

Tabela 5: Quantidade de material utilizado para 20% de adição de finos em substituição da parte granulométrica.

PENEIRA COM ABERTURA

DE MALHA (ABNT NBR

NM ISO 3310-1)

QUANTIDADE DE MATERIAL EM MASSA

PASSANTE RETIDO % A SER

EMPREGADA

MASSA (G)

AGREGADOS

MASSA (G)

FINOS

MASSA (G)

TOTAL

4,75 mm 2,36 mm 10 79,20 19,80 99,0

2,36 mm 1,18 mm 25 198,00 49,50 247,5

1,18 mm 600 µm 25 198,00 49,50 247,5

600µm 300 µm 25 198,00 49,50 247,5

300µm 150 µm 15 118,80 29,70 148,5

Fonte: Adaptado de ABNT, 2018.

Para controlar a concentração de hidróxido de sódio da solução, além de manter sempre

constante o nível da água no banho térmico, efetuou-se a análise periódica da sua concentração

(Figura 22). O controle da concentração da solução foi feito da seguinte forma:

Retirada de uma amostra da solução de NaOH;

Colocação da amostra em uma bureta contendo uma concentração de HCl de 0,1N e

4 gotas de fenolftaleína (incolor em pH ácido e neutro; e rosa em pH básico);

Agitação até obtenção da coloração rosa;



52

Verificação do volume de NaOH (Eq. 1.4).

𝑉𝐻𝐶𝑙 × 𝐶𝐻𝐶𝑙 = 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 Eq. 1. 4

Onde:

𝑉𝐻𝐶𝑙 = Volume de HCl (conhecido);

𝐶𝐻𝐶𝑙 = Concentração molar (conhecida);

𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 = Volume de NaOH (utilizado até a solução de HCl ficar rosada);

𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻 = Concentração molar (a obter).

Ao fim do ensaio foi realizado o cálculo da redução relativa da expansão de acordo com

a Equação 1.5, conforme prescreve a parte 5 da NBR 15577:2018:

𝑅 =100 × (𝐸4 − 𝐸5)

𝐸4

Eq. 1. 5

Onde:

𝑅 = Redução da expansão, expressa em porcentagem (%);

𝐸4 = Expansão média das barras expressa em porcentagem (%), de acordo com o

método descrito na ABNT NBR 15577-4;

𝐸5 = Expansão média das barras expressa em porcentagem (%), de acordo com o

método descrito na ABNT NBR 15577-5.

3.2.4 Método para Determinar a dissolução da sílica

A fim de avaliar a potencialidade de dissolução de sílica das rochas selecionadas para a

presente pesquisa e correlacionar com a potencialidade reativa das mesmas, foi empregado o

ensaio preconizado pela norma NBR 9848:2004. Esse consiste em analisar a dissolução de sílica

em hidróxido de sódio, através do método de espectrofotometria visível com molibdato de

amônio.

Para a realização do ensaio foi empregado um espectrofotômetro da marca Merk . O

método empregado determina a sílica reativa ao molibdato através da química do azul



53

heteropoli (APHA, 2005). Segundo Tiecher (2010), este método tem como princípio determinar

a coloração de tintura azul resultante de um complexo sílico-molíbdico com pH próximo a 1,

verificado através de espectrofotometria visível, sendo a concentração de sílica proporcional à

intensidade da cor azul na amostra.

Por se tratar de um ensaio rápido, onde a amostra fica sob alta temperatura e em

ambiente agressivo, este método não é considerado confiável e deve, portanto, ser avaliado em

conjunto com outros métodos.

Inicialmente foram separadas, para cada tipo de agregado, 50 g de finos passantes na

peneira de abertura 0,075 mm em 100 ml de NaOH (concentração de 1 N). As amostras

permaneceram em recipiente fechado, na estufa, à uma temperatura de 80°C. Passado o

período de 72 h, a solução foi retirada da estufa, esperou-se que o atingimento da temperatura

ambiente e então, submetendo cada solução à filtragem.

A curva de calibração foi gerada através da solução de sílica padrão, onde a equação da

reta resultou R²=0,988. Para a determinação do teor de SiO2 das amostras foi empregado 5 mL

de cada amostra. Para cada uma delas foi adicionado 10 mL de cloreto de sódio; 7,5 mL de ácido

clorídrico; 2 0mL de ácido bórico e 10 mL da solução de molibdato de amônio. Passados 10 min

adicionou-se 5 mL de ácido oxálico e 20 mL de ácido sulfúrico. Aguardou-se mais 2 min, quando

foi adicionada a solução redutora à mistura. Após 10 min foram efetuadas as leituras, sendo

medida a intensidade da cor da solução, primeiramente da amostra em branco e, após, cada

uma das amostras, adotando-se um comprimento de onda de 660 nm. Os resultados são

expressos em mg/L de SiO2.



54

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

No presente estudo os finos de britagem foram empregados em substituição parcial aos

agregados, buscando-se avaliar seu potencial de mitigação pelo efeito de empacotamento. Um

estudo preliminar para avaliar a atividade pozolânica das amostras balizou a decisão de estudar

a substituição parcial dos agregados, cujos resultados serão apresentados a seguir (item 4.2.1).

Neste capítulo do trabalho serão apresentados e discutidos os resultados, os quais serão

divididos em dois itens. Primeiramente serão apresentados os resultados dos ensaios realizados

para avaliar a potencialidade reativa de agregados de origem vulcânica do RS e, posteriormente,

os resultados do comportamento dos finos de britagem na mitigação da RAS.

4.1 Estudo Preliminar – Avaliação do Índice de Atividade Pozolânica dos Finos de Britagem

A fim de avaliar se os finos de britagem possuem alguma aptidão à reação com hidróxido

de cálcio, determinou-se a atividade pozolânica com a cal e com cimento.

Ao avaliar a atividade pozolânica das amostras com cimento, verificou-se que o maior

índice de atividade pozolânica dos finos de britagem em estudo resultou em 67,34%, a partir da

amostra SJ. Portanto, com base na metodologia de avaliação de atividade pozolânica proposta

pela NBR 5752:2014, os finos de britagem em estudo não podem ser considerados materiais

pozolânicos em decorrência do limite ser 90% (Tabela 6). O Gráfico 1 ilustra os resultados

obtidos, os quais corroboram com o estudo de Filla (2011), onde o autor verificou, através do

Método de Chapelle Modificado, que amostras de pó de basalto, provenientes de duas jazidas

do Norte do Paraná, não possuem características de material pozolânico.

Gráfico 1: Determinação da atividade pozolânica com cimento.


36,82 38,16

52,42 54,47 56,60 58,1361,97

67,34

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

PF IJ ER AL MN SM CX SJ

Índ

ice

de

Ati

vid

ade

Po

zolâ

nic

a (%

) Limite mínimo: 90%



55

Tabela 6: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com cimento Portland aos 28 dias dos finos de britagem.

AMOSTRAS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) MÉDIA

(MPa)

DP

(MPa)

CV

(%)

IAP

(%) CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6

REF. 15,68 13,19 15,92 14,80 11,60* 16,02* 14,90 1,07 7,18 -

SJ 9,25 9,74 10,17 10,20 8,80* 10,80 10,03 0,52 5,15 67,34

IJ 9,64* 9,04* 5,17 6,60 5,80 5,17 5,69 0,59 10,34 38,16

ER 5,74* 7,73 8,68 10,63* 7,56 7,27 7,81 0,53 6,77 52,42

SM 11,80* 7,85* 8,30 8,54 8,13 9,67 8,66 0,60 6,94 58,13

CX 7,54* 7,91* 9,23 8,92 9,45 9,33 9,23 0,20 2,13 61,97

AL 8,42 8,42 8,49 6,85* 6,83* 7,13 8,12 0,57 7,02 54,47

PF 6,33 6,30 4,99 4,98 4,83 7,13* 5,49 0,68 12,38 36,82

MN 8,39 10,80* 8,61 10,94* 8,64 8,09 8,43 0,22 2,61 56,60

DP = Desvio Padrão

CV = Coeficiente de Variação

IAP = Índice de desempenho com cimento Portland

CP = Corpo de prova

* Valores desconsiderados


A Tabela 7 mostra que, do mesmo modo que foi observado no ensaio de atividade

pozolânica com cimento, a avaliação com cal também evidenciou resistências inferiores ao que

a normalização preconiza. As argamassas produzidas com a cal e os finos de britagem

alcançaram resistências inferiores a 1,0 MPa, como pode ser visto no Gráfico 2.

Gráfico 2: Determinação da atividade pozolânica com a cal. Fonte: Própria autoria, 2019.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

SJ IJ ER SM CX AL PF MN

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão (

Mp

a) Limite mínimo: 7,0 MPa



56

Tabela 7: Resultados do ensaio de índice de atividade pozolânica com a cal aos 7 dias dos finos de britagem.

AMOSTRAS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) Média

(MPa)

DP

(MPa) CV (%)

CP1 CP2 CP3

SJ 0,34 0,41 0,27 0,34 0,06 16,81

IJ 0,34 0,38 0,31 0,34 0,03 8,35

ER 0,40 0,38 0,38 0,39 0,01 2,44

SM 0,45 0,39 0,38 0,41 0,03 7,60

CX 0,37 0,37 0,46 0,40 0,04 10,61

AL 0,48 0,47 0,37 0,44 0,05 11,29

PF 0,41 0,32 0,40 0,38 0,04 10,69

MN 0,39 0,32 0,33 0,35 0,03 8,92

DP = Desvio Padrão

CV = Coeficiente de Variação

IAP = Índice de desempenho com cimento Portland

CP = Corpo de prova


A partir dos resultados obtidos com a análise da atividade pozolânica das amostras,

optou-se pelo emprego dos finos em substituição parcial aos agregados. Os resultados obtidos

no presente estudo vão de encontro com o que outros autores obtiveram ao avaliar a atividade

pozolânica de finos de britagem, tais como Montanheiro et al. (2008) e Filla (2011).

4.2 Avaliação da potencialidade reativa dos agregados

4.2.1 Análise petrográfica

A análise petrográfica das rochas selecionadas para o estudo evidenciou que todos os

agregados possuem em sua matriz constituições que podem potencializar a ocorrência da RAS,

especialmente mesóstase intersticial.

A mesóstase, conforme descrito no item 2.3.1.1, nada mais é que o agrupamento de

minerais de dimensão micro a critptocristalina. Em geral a mesóstase é constituída por

microcristais de quartzo e feldspato. O quartzo presente na mesóstase muitas vezes não faz

parte da mineralogia principal da rocha, ele cristaliza a partir da sílica sobressalente, ou seja,

que não foi “aproveitada” na formação dos minerais principais. Devido à dimensão dos minerais

presentes na mesóstase, raramente é possível identificá-los em microscopia ótica e, por isso,

comumente é chamada de vidro vulcânico. Entretanto, o vidro vulcânico possui características



57

diferentes, sendo uma constituição completamente amorfa, isto é, sem qualquer feição bem

cristalizada em sua composição.

A seguir serão apresentadas as descrições petrográficas das rochas.

4.2.1.1 Amostra SJ (São João da Urtiga)

Trata-se de uma rocha basáltica, constituída por plagioclásio, piroxênio, óxido de

ferro e mesóstase onde se observam porções da rocha com maior quantidade de

mesóstase intersticial de maior cristalinidade e composição quartzo feldspática,

associada à argilominerais do tipo esmectita, que conferem a cor castanha amarelada.

Na Figura 22a essa feição é bastante expressiva. A Figura 22b mostra os argilominerais

e a mesóstase, nesta, por sua vez são observados cristais de quartzo visíveis na

microscopia ótica. A mesóstase constitui em torno de 15% da rocha.

(a)

(b)

Figura 22: Fotomicrografia da amostra SJ; (a) Argilominerias e mesóstase em luz natural; (b)

Argilominerias e mesóstase em luz polarizada.

A presença de quartzo visível em microscopia ótica indica que a amostra possui

características que propiciam o desencadeamento da RAS, uma vez que evidencia que

a mesóstase é composta, preponderantemente por sílica. Além disso, o argilomineral

esmectita, identificado na análise, também é um argilomineral expansivo.

4.2.1.2 Amostra IJ (Ijuí)

Rocha basáltica, constituída por plagioclásio, piroxênio, óxido de ferro, e

mesóstase intersticial. A mesóstase nessa amostra é microcristalina (Figura 23a e 23b),



58

não sendo possível a identificação de minerais e constitui entre 5% e 7% da rocha. Não

foi possível observar grãos de quartzo nessa mesóstase, o que indica que a sílica

presente no material possui dimensões microcristalinas, não visualizáveis através de

microscopia ótica.

(a)

(b)

Figura 23: Fotomicrografia do fragmento de IJ; (a) Mesóstase microcristalina em luz natural;

(b) Mesóstase microcristalina em luz polarizada.

4.2.1.3 Amostra CX (Caxias do Sul)

As Figuras 24a e 24b mostram uma rocha constituída predominantemente por

cristais de plagioclásio (5%), piroxênio (3% a 4%) em uma mesóstase quase opaca que

representa material vítreo ou de baixíssima cristalinidade, que é o maior constituinte

modal da rocha, não sendo possível identificar a presença de quartzo microcristalino.

(a)

(b)

Figura 24: Fotomicrografia do fragmento de CX; (a) Mesóstase sob luz natural; (b) Mesóstase

sob luz polarizada.



59

4.2.1.4 Amostra ER (Erechim)

Trata-se de uma rocha basáltica caracterizada pela grande quantidade de

mesóstase e pela presença de vesícula preenchida por quartzo fibroso (calcedônia) na

borda e quartzo no centro (Figura 25a).

Observa-se, também, a presença de textura porfirítica, com 1% de fenocristais

de piroxênio e de plagioclásio com 1 a 2 mm, uma matriz de plagioclásio, piroxênio e

opacos de granulação fina e mesóstase intersticial microscristalina constituindo em

torno de 15% (Figura 25b). A presença de mesóstase microcristalina e calcedônea

indicam a reatividade da rocha.

(a)

(b)

Figura 25: Fotomicrografia do fragmento de ER; (a) Mesóstase vítrea e quartzo fibroso luz polarizada; (b) Matriz basáltica, constituída por mesóstase intersticinal microcristalina em

luz polarizada.

4.2.1.5 Amostra SM (Santa Maria)

Nesta lâmina analisada, os fragmentos são de composição riodacítica,

constituída por plagioclásio, feldspato alcalino e piroxênio, aparecendo quartzo

microscristalino na matriz e mesóstase. O agregado é reativo devido à presença de

quartzo microcristalino e mesóstase. As figuras 26a e 26b apontam locais onde a

mesóstase se encontra.



60

(a)

(b)

Figura 26: Fotomicrografia do fragmento de SM; (a) Imagem da matriz riodacítica em luz

natural; (b) Imagem da matriz riodacítica em luz polarizada.

4.2.1.6 Amostra AL (Alegrete)

Foram observados dois tipos de rochas na lâmina analisada:

A rocha representada pela Figura 27a é de natureza sedimentar, composta por

grânulos arredondados a levemente angulosos, com tamanho médio de 20 mm,

compostos principalmente por quartzo, cimentados por óxidos de ferro. De modo geral,

o quartzo não apresenta feições de deformação e apresenta leve extinção ondulante.

A Figura 27b denotam uma rocha basáltica, constituída por plagioclásio,

piroxênio, óxido de ferro e mesóstase intersticial microcristalina, com composição

quartzo-feldspática, predominando a presença de quartzo. A mesóstase constitui entre

15% e 17% da rocha.

(a)

(b)

Figura 27: Fotomicrografia do fragmento de AL; (a) Quartzo com leve extinção ondulante em

luz polarizada; (b) Mesóstase intersticial microcristalina em luz natural.



61

Ambas as rochas desta lâmina são constituídas pela presença de material

potencialmente reativo, sendo estes o quartzo da rocha sedimentar e a mesóstase

microcristalina na rocha basáltica.

4.2.1.7 Amostra PF (Passo Fundo)

Na lâmina analisada, os fragmentos são de rocha ácida, de composição

riodacítica, constituída por plagioclásio, feldspato alcalino e piroxênio. São observados

grãos de quartzo fibroso a microscristalino na matriz e nos interstícios dos grãos, onde

ocorrem também argilominerais e carbonatos, conforme Figura 28a e 28b.

A grande quantidade de sílica da amostra evidencia sua potencialidade reativa,

trata-se de uma rocha ácida. Além disso, foi observada a presença de calcedônia

(quartzo fibroso).

(a)

(b)

Figura 28: Fotomicrografia do fragmento de PF; (a) Mesóstase em luz natural; (b) Quartzo

fibroso a microcristalino em luz polarizada.

4.2.1.8 Amostra MN (Montenegro)

Os fragmentos analisados são de uma rocha basáltica de granulação grossa, com

cristais de plagioclásio, piroxênio e opacos com tamanhos de 2 mm até 7 mm. Os

interstícios são preenchidos por mesóstase de cristalinidade variada desde

microscristalina até cristais de quartzo visíveis na microscopia ótica (Figura 29).



62

A presença de quartzo visível em microscopia ótica indica que a mesóstase é

constituída predominantemente por grãos submicroscópicos de quartzo. Sendo assim,

a amostra possui características potencialmente reativas.

(a)

(b)

Figura 29: Fotomicrografia do fragmento de MN; (a) Imagem sob

luz natural; (b) Imagem sob luz polarizada.

4.2.1.9 Amostra TR (Torres)

Nesta lâmina os fragmentos são de rocha sedimentar assimilada pela lava

basáltica, mostrando grânulo predominantemente de quartzo arredondado a

levemente anguloso, sem feições de deformação em uma matriz intersticial muito fina

(mesóstase) de composição quartzo-feldspática, com leve carbonatação, conforme as

Figuras 30a e 30b.

(a)

(b)

Figura 30: Fotomicrografia do fragmento de TR; (a) Presença de mesóstase – luz polarizada;

(b) Presença de mesóstase – luz natural.



63

Esta amostra possui características que indicam potencialidade reativa, tais

como a presença de grãos de quartzo da matriz intersticial.

4.2.1.10 Avaliação geral das características petrográficas

As rochas coletadas para realização do presente estudo possuem como característica em

comum a origem vulcânica, a partir da Formação Serra Geral, no Rio Grande do Sul. De acordo

com Melfi et al. (1988), Formação Serra Geral é o nome dado ao derrame magmático que

abrange toda região sul do Brasil e vai até o Paraguai, o Uruguai e a Argentina. Segundo os

autores, as rochas oriundas dessa formação são predominantemente basaltos toleíticos e

riolitos, bem como, em menores proporções, rochas intermediárias a essas, tais como os

andesitos e riodacitos.

Na análise petrográfica dos agregados observou-se que predominam os agregados

basálticos - SJ, IJ, CX, ER, AL, MN, TR. As rochas SM e PF são riodacitos. A Tabela 8 apresenta e

agrupa as principais informações que relacionam a reatividade dos agregados e seu potencial

de desenvolvimento da RAS.

http://www.cprm.gov.br/publique/media/gestao_territorial/geoparques/aparados_serra/ap_referencias.htm#MELFI

Tabela 8: Resumo das características petrográficas dos agregados.

Agregado Litotipo IMAGEM DA

AMOSTRA Principal constituição reativa Observações relevantes

Classificação da potencialidade reativa (segundo a análise petrográfica)

SJ Basalto

Mesóstase rica em sílica e argilominerais. Predomínio de quartzo na mesóstase. POTENCIALMENTE REATIVA

IJ Basalto

Mesóstase rica em argilominerais. --- POTENCIALMENTE REATIVA

CX Basalto

Mesóstase rica em argilominerais. Baixíssima cristalinidade, aproxima-se de

um vidro. POTENCIALMENTE REATIVA

ER Basalto

Mesóstase rica em argilominerais; calcedônia.

--- POTENCIALMENTE REATIVA

SM Riodacito

Mesóstase rica em argilominerais; quartzo.

---- POTENCIALMENTE REATIVA

AL Basalto

Mesóstase rica em sílica e argilominerais; quartzo.

Predomínio de quartzo na mesóstase. POTENCIALMENTE REATIVA

PF Riolito

Mesóstase rica em sílica e argilominerais; calcedônia; quartzo.

Predomínio de argilominerais na mesóstase.

POTENCIALMENTE REATIVA

MN Basalto

Mesóstase rica em sílica. --- POTENCIALMENTE REATIVA

TR Basalto

Mesóstase rica em sílica argilominerais; quartzo.

Quartzo presente não está deformado. POTENCIALMENTE REATIVA

Observando-se a Tabela 8 nota-se que todas as amostras avaliadas possuem mesóstase

intersticial. Em alguns casos a mesóstase possui predomínio de sílica, identificado pela presença

de microgrãos de quartzo na mesóstase (MN), em outras, predomínio de argilominerais,

identificado pela coloração castanha da mesóstase (IJ, CX, ER, SM) e em outras ambos, sílica e

argilominerais (SJ, PF, AL, TR). É comum em rochas de toleíticas a presença de grande quantidade

de sílica na matriz, mesmo se tratando de rochas classificadas como básicas, como os basaltos

(MELFI et al. 1988).

Em alguns casos, além da mesóstase, verificou-se a presença de microgrãos de quatzo na

matriz, não como parte da mesóstase (SM, PF, AL, TR), bem como a presença de calcedônia (ER,

PF).

4.2.2 Avaliação do potencial de dissolução de sílica dos agregados

A fim de correlacionar a potencialidade reativa dos agregados a quantidade de sílica

dissolvida em cada amostra, foi realizado o ensaio normatizado pela NBR 9848:2004, através do

método espectrofotométrico visível.

Os resultados obtidos com a avaliação da capacidade de dissolução de sílica dos

agregados podem ser observados através do Gráfico 3, a seguir.

Gráfico 3: Avaliação da quantidade de sílica dissolvida em cada amostra. Fonte: Própria autoria, 2019.

Apesar de todas as amostras avaliadas apresentarem características petrográficas que

indicam potencialidade reativa, a dissolução de sílica medida foi distinta entre elas. O gráfico

evidencia que as amostras MN, AL e SJ resultaram as maiores quantidades de sílica dissolvida e

acima de 1,50 mg/L.

0,07

0,41

0,66 0,700,76

0,90

1,54

1,922,00

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

TR IJ ER PF CX SM SJ AL MN

Sílic

a d

isso

lvid

a (m

g/L)



66

A despeito de não existirem parâmetros que estabeleçam uma correlação entre a

quantidade de sílica dissolvida e a potencialidade reativa dos agregados através da metodologia

adotada, os resultados obtidos indicam que, dentre as amostras avaliadas, MN, AL e SJ são mais

suscetíveis ao desencadeamento da RAS.

As dissoluções medidas para as amostras IJ, SM, PF, CX e ER foram aproximadamente

iguais e com valores sempre abaixo de 0,90 mg/L. E a amostra TR apresentou a menor dissolução

entre todas (menor que 0,10 mg/L), apontando para menor potencial de desenvolvimento da

RAS.

4.2.3 Análise da reatividade potencial dos agregados pelo ensaio acelerado das barras de argamassa

O ensaio acelerado das barras de argamassa, realizado segundo a NBR 15577-4, mostrou

que 8 das 9 amostras apresentaram comportamento característico de agregado potencialmente

reativo, segundo a NBR 15577-1. A Tabela 9 apresenta as expansões médias ao longo do tempo.

Os gráficos numerados de 4 a 8 mostram o comportamento de cada amostra ao longo do tempo.

Os resultados ao longo do tempo encontram-se no Anexo A.

Tabela 9: Expansão média das amostras no ensaio acelerado.

EXPANSÃO (%) IDADE (dias)

EXPANSÃO MÉDIA DAS AMOSTRAS

AL SJ MN IJ ER CX PF SM TR

2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0,09 0,01 0,02 0,10 0,04 0,01 0,01 0,03 0,03

7 0,15 0,09 0,12 0,17 0,08 0,03 0,02 0,05 0,08

9 0,16 0,14 0,24 0,21 0,14 0,04 0,03 0,07 0,10

11 0,29 0,20 0,32 0,22 0,17 0,09 0,08 0,09 0,13

14 0,42 0,25 0,35 0,24 0,19 0,12 0,14 0,11 0,13

16 0,48 0,30 0,36 0,28 0,22 0,13 0,16 0,13 0,14

18 0,50 0,31 0,38 0,29 0,28 0,14 0,16 0,14 0,15

21 0,54 0,34 0,42 0,29 0,29 0,15 0,17 0,15 0,15

23 0,56 0,43 0,43 0,30 0,31 0,17 0,18 0,16 0,15

25 0,62 0,51 0,47 0,36 0,33 0,18 0,018 0,19 0,15

28 0,64 0,54 0,49 0,38 0,34 0,20 0,20 0,22 0,15

30 0,70 0,56 0,49 0,39 0,38 0,25 0,25 0,25 0,15

RESULTADO PR PR PR PR PR PR PR PR PI

PI= potencialmente inócuo; PR= potencialmente reativo




67

(a) (b)

Gráfico 4: Evolução da expansão média das 3 amostras de SJ (a) e IJ (b). Fonte: Própria autoria, 2018.

(a) (b)

Gráfico 5: Evolução da expansão média das 3 amostras de ER (a) e SM (b). Fonte: Própria autoria, 2018.

(a) (b)

Gráfico 6: Evolução da expansão média das 3 amostras de CX (a) e AL (b). Fonte: Própria autoria, 2018.



68

(a) (b)

Gráfico 7: Evolução da expansão média das 3 amostras de PF (a) e TR (b). Fonte: Própria autoria, 2018.

Gráfico 8: Evolução da expansão média das 3 amostras de MN. Fonte: Própria autoria, 2018.

Observando-se os gráficos das expansões ao longo do tempo, nota-se um rápido

crescimento nas expansões das amostras AL, MN e SJ, chegando a 0,62%, 0,43% e 0,49%,

respectivamente, aos 30 dias.

As amostras SM, CX e PF alcançaram expansões menores, ficando próximos da

classificação de agregados potencialmente reativos, porém acima e em torno de 0,22%.

A amostra da localidade de Torres (TR) apresentou expansão de 0,13% ao fim do ensaio,

sendo a única amostra do estudo classificada como potencialmente inócua, de acordo com os

limites da NBR 15577-1 (2018).

O comportamento ao longo do ensaio acelerado das barras de argamassa para as

amostras IJ e ER foi semelhante, atingindo a classificação de agregado reativo entre 11 e 15 dias

de ensaio, chegando a 0,35% e 0,33% de expansão aos 28 dias de imersão, respectivamente.



69

Chamam atenção os resultados obtidos para as amostras ER, SJ e PF, que são

provenientes de mineradoras muito próximas, num raio de aproximadamente 80 km, e

nenhuma delas apresentou comportamento semelhante no ensaio de expansão.

A Figura 31 mostra o aspecto das barras de argamassa ao final do ensaio. Nota-se que

alguns corpos de prova apresentaram fissuras longitudinais e microfissuras mapeadas, como é

o caso de SJ, IJ, ER e AL. Os demais não apresentaram sinais de deterioração visíveis a olho nu,

mesmo tendo tido expansões classificadas como potencialmente reativas.

SJ

CX

IJ

PF

ER

TR

SM

MN

AL

Figura 31: Barras de argamassa após 30 dias de ensaio.




70

Uma das barras da amostra de AL foi perdida durante o ensaio. O resultado obtido entre

as barras restantes teve um desvio padrão menor que 5%, portanto, para esta amostra foi

considerada a média de 2 barras, ao invés de três, em todas as idades de medida.

4.3 Investigação do potencial de mitigação da RAS pelos finos de britagem

4.3.1 Investigação do potencial de mitigação da RAS pela substituição dos agregados pelos

finos de britagem

Como referido no item 3.2.3.2, a análise da mitigação da RAS pelo uso de finos do próprio

agregado foi feita através do ensaio acelerado em barras de argamassa. A avaliação foi feita

apenas para as amostras cujas expansões foram classificadas como potencialmente reativas no

ensaio acelerado (item 4.1.3). Foi avaliado se a dimensão do material fino influencia na

mitigação da reação e, também, se o teor é capaz de reduzir as expansões.

Os gráficos apresentados a seguir, mostram o comportamento ao longo do tempo das

avaliações feitas para os diferentes teores e dimensões de material fino estudadas. O resultado

da redução relativa da expansão, bem como os valores individuais das expansões em cada caso

podem ser observados no Anexo B.

(a)

(b)

0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

SJ 75 10%

SJ 75 20%

SJ 45 10%

SJ 45 20%

SJ

0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

IJ 75 10%

IJ 75 20%

IJ 45 10%

IJ 45 20%

IJ



71

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

Gráfico 10: Comportamento das expansões ao longo do tempo, com diferentes teores e granulometrias dos finos SJ (a); IJ (b); ER (c); SM (d); CX (e); AL (f); PF (g); MN (h).


0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

ER 75 10%

ER 75 20%

ER 45 10%

ER 45 20%

ER

0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

SM 75 10%

SM 75 20%

SM 45 10%

SM 45 20%

SM

0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

CX 75 10%

CX 75 20%

CX 45 10%

CX 45 20%

CX

0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

AL 75 10%

AL 75 20%

AL 45 10%

AL 45 20%

AL

0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

PF 75 10%

PF 75 20%

PF 45 10%

PF 45 20%

PF

0,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,65

0 5 10 15 20 25 30 35

Exp

ansã

o (

%)

Idade (dias)

Lim

MN 75 10%

MN 75 20%

MN 45 10%

MN 45 20%

MN



72

De modo geral, observando-se as expansões ao longo do tempo, percebe-se que os

agregados IJ, ER, SM, CX, cuja análise petrográfica apontou a presença predominante de

argilominerais na mesóstase intersticial, apresentaram redução das expansões, a ponto de

torná-las potencialmente inócuas, com o emprego de finos de dimensão 0,045 mm no

percentual de 10% de substituição. Para o agregado SJ também foi observado esse

comportamento, porém, para esta amostra, a mesóstase contém sílica e argilominerais.

O comportamento observado para a amostra PF foi bastante distinto das demais. Os

finos de britagem, independente da dimensão e do teor promoveram o aumento das expansões.

Este agregado possui uma matriz rica em sílica, tanto na mesóstase, quanto nos minerais

principais, através da presença de quartzo e, também, pela calcedônia observada. Acredita-se

que, ao empregar material cominuído tenha sido exposta em maior proporção a sílica reativa.

O Gráfico 11 mostra os resultados das expansões obtidas quando 10% dos agregados

foram substituídos por finos de britagem, e o Gráfico 12 as expansões com a substituição de

20%. De modo geral, ambos os gráficos evidenciam que houve redução nas expansões quando

foram adicionados finos de britagem nas misturas, se comparadas às barras de referência. Nota-

se, ainda, que ao empregar um teor maior de finos a taxa de redução das expansões foi, em

geral, maior.

Gráfico 11: Expansibilidade ao longo do tempo, com 10% de substituição de finos.


0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

SJ IJ ER SM CX AL

PF

MN SJ IJ ER SM CX AL

PF


PF

MN

0,045 mm 0,075 mm S/ ADIÇÃO

Exp

ansã

o (

%)



73

Gráfico 12: Expansibilidade ao longo do tempo, com 20% de substituição de finos.


Com o objetivo de avaliar se as reduções das expansões observadas são estatisticamente

significativas, foi realizada uma análise de variância (ANOVA) com os resultados das expansões

finais das amostras, com o auxílio do software “Statistica”. Os resultados obtidos estão

apresentados na Tabela 10. Através dela nota-se que todos os fatores influenciam de forma

significativa no resultado das expansões, inclusive a interação entre eles (origem dos finos, teor

e dimensão). O Gráfico 13 mostra o efeito isolado da granulometria sobre a expansão. O gráfico

evidencia que quanto menor a dimensão dos finos empregados, menores serão as expansões

decorrentes da RAS. Ou seja, é possível afirmar que, estatisticamente, a expansão decresce com

a finura dos grãos.

Tabela 10: ANOVA para resultados de expansibilidade das barras de argamassa após 28 dias em imersão na solução de NaOH.

FONTE DE VARIAÇÃO

SQ GL MQ F P

Interação 6,380859 1 6,380859 954,676 0

Origem 0,303132 7 0,043305 6,479 0,000004

Teor 0,021901 1 0,021901 3,277 0,073761

Granulometria 0,038801 1 0,038801 5,805 0,018112

Erro 0,574806 86 0,006684

SQ - soma dos quadrados

GL - graus de liberdade

MQ - média dos quadrados

F - parâmetro Fischer para o teste de significância dos efeitos


0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

SJ IJ ER SM CX AL

PF


PF


PF

MN

0,045 mm 0,075 mm S/ ADIÇÃO

Exp

ansã

o (

%)



74

Gráfico 13: Expansão em barras de argamassa contendo finos de 0,045 mm e 0,075 mm.


Ao analisar isoladamente o efeito do teor de finos sobre as expansões provenientes da

ocorrência de RAS, é possível dizer que as diferenças obtidas entre as expansões com diferentes

teores de finos incorporados nas argamassas são estatisticamente significativas (Gráfico 14). Ou

seja, é possível que ao empregar um teor maior de finos nas misturas, menores serão as

expansões decorrentes da RAS.

Gráfico 14: Expansão em barras de argamassa contendo teores de 10% e 20% de adição

finos. Fonte: Própria autoria, 2019.

Considerando a intensidade de influência dos fatores, tomando como base a magnitude

do P-valor (Tabela 10), é possível afirmar ser estatisticamente mais importante na redução das

expansões a variável granulometria dos finos, cujo o P valor está próximo de zero (0,01).



75

4.4 Discussão dos resultados

Fazendo-se uma análise dos resultados obtidos no presente estudo, verifica-se que as

amostras que resultaram as maiores expansões no ensaio acelerado das barras de argamassa

(AL, SJ, MN), também foram as que apresentaram maior dissolução de sílica pelo ensaio

espectrofotométrico. Do mesmo modo, a amostra TR, que foi a única classificada como

potencialmente inócua, resultou na menor dissolução de sílica entre as nove amostras

estudadas.

Considerando que não há consenso no meio técnico a respeito da correlação entre a

dissolução de sílica dos agregados e o potencial álcali-reativo dos mesmos, uma vez que o ensaio

mais adotado para avaliar a dissolução de sílica, preconizado pela ASTM C 289:2007, não é

considerado confiável por diversos autores, devido a ocorrência de muitos resultados falso

negativos ou falso positivos (WIGUN et al., 1997; HASPARYK, 1999; OWISIAK, 2007), mostram-

se bastante relevantes os resultados apresentados no presente estudo.

O Gráfico 15 mostra a correlação entre as expansões decorrentes da RAS, medidas pelo

ensaio acelerado, e as dissoluções de sílica, medidas pelo método espectrofotométrico para os

agregados de origem basáltica, apontando para uma boa correlação entre os ensaios. Para os

riodacitos avaliados na pesquisa não foi feita esta análise porque apenas 2 amostras foram

avaliadas, não sendo possível, dessa forma, concluir sobre qualquer tendência de

comportamento. Também não foi considerado adequado a análise de todas as amostras, sem

distinção de litotipo. Há que se salientar, no entanto, que uma maior quantidade de análises de

dissolução de sílica é necessária, para que o método possa ser empregado com maior

confiabilidade.

Gráfico 15: Relação entre expansões do ensaio acelerado e a dissolução de sílica.


y = 5,0256x1,9919

R² = 0,7924

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Dis

solu

ção

de

sílic

a (m

g/L)

Expansões (%)



76

A partir da análise petrográfica das amostras foi possível perceber que todos os agregados

avaliados são constituídos por feições consideradas potencialmente reativas, contudo, algumas

considerações merecem destaque, levando-se em as peculiaridades de cada amostra e,

também, os resultados obtidos quando foram empregados os finos de britagem:

(a) Amostra AL: apresentou as maiores expansões no ensaio acelerado (0,70%), bem

como a maior dissolução de sílica (1,92 mg/L). Houve redução das expansões com a

adição de finos, porém, em nenhuma das condições ensaiadas as expansões foram

mitigadas, provavelmente devido à alta potencialidade reativa de seus constituintes.

Trata-se de uma amostra que apresenta mineralogia de dois tipos de rocha,

sedimentar e vulcânica, ambas com grande quantidade de sílica, tanto sob a forma de

quartzo bem cristalizado, quanto disseminada na mesóstase (quartzo

microcristalino).

(b) Amostra SJ: rocha potencialmente reativa, mas suas expansões foram reduzidas a

ponto de serem mitigadas ao empregar finos de dimensão 0,045 mm, porém com os

finos de dimensão 0,075 mm isso não ocorreu. Acredita-se que na dimensão menor,

independente do percentual empregado, houve um melhor empacotamento

granulométrico.

(c) Amostra MN: a reatividade da se dá pela presença de mesóstase contendo

quartzo, porém os grãos de quartzo presentes possuem dimensão maior. O

emprego de finos reduziu as expansões, porém, não o suficiente para atingir

níveis aceitáveis por norma. O fato da intensidade da reação ser alta, também

pode ter corroborado para que não houvesse mitigação da reação.

(d) Amostra IJ: nesta rocha o menor percentual de material passante na peneira

de dimensão 0,045 mm conseguiu inibir as expansões deletérias. Ocorre que

nos finos com maior dimensão (0,075 mm), aparentemente, não houve

alteração das condições de exposição da sílica presente na mesóstase, ou seja,

o comportamento foi o mesmo daquele observado sem os finos. Ao empregar

um percentual pequeno (10%) de material mais fino (0,045 mm) a quantidade

de sílica disponível foi reduzida e, nessa granulometria, provavelmente, um

menor percentual de material reativo ficou disponível. Ao empregar 20% de

finos da dimensão 0,045 mm, não houve mitigação, ou seja, a quantidade de



77

sílica foi suficiente para promover a ocorrência de expansões potencialmente

reativas.

(e) Amostra ER: menores expansões também foram obtidas ao empregar 10% de

finos de 0,045 mm (semelhante à amostra IJ), entretanto, a redução das

expansões não foi suficiente para a mitigação, provavelmente pela presença

de um percentual maior de mesóstase microcristalina (quase o dobro da

amostra IJ).

(f) Amostra CX: a presença de finos de granulometria 0,045 mm no teor de 20%

potencializaram as expansões. Trata-se de um agregado cujas características

petrográficas indicam pouca quantidade de sílica na mesóstase.

(g) Amostra PF: semelhante ao que ocorreu na amostra CX, os resultados

apresentados demonstram que a substituição de parte do agregado pelos

finos foi ineficaz para inibir as expansões, ao contrário, as expansões foram

potencializadas.

(h) Amostra SM: comparativamente às demais amostras, SM possui quartzo bem

cristalizado na matriz, ou seja, sua dimensão maior e, também, melhor

cristalizada que as demais amostras. Isso faz com que as expansões sejam

menores, porém, ainda assim, a amostra classifica-se como potencialmente

álcali-reativa. Nesta amostra os finos de maior dimensão mostraram-se mais

eficientes para reduzir as expansões deletérias.

A fim de correlacionar todos os resultados obtidos na pesquisa, foi plotada a Tabela 11.

No que diz respeito à relação entre expansões, dissolução de sílica e petrografia, chama atenção

o comportamento das amostras CX, PF e SM, que resultaram expansões muito semelhantes no

ensaio acelerado, assim como sua dissolução de sílica. Tal comportamento é justificado pela

mineralogia das amostras, que também é semelhante. SM e PF são riodacitos. Além disso, de

modo geral, foi possível perceber que as amostras contendo argilominerais foram mais

‘sensíveis’ à mitigação pelo emprego de finos de britagem, mais especificamente pelos finos de

menor dimensão (0,045 mm), no menor teor (10%).

Tabela 11: Resumo dos resultados obtidos na pesquisa.

Agregado Litotipo Imagem Feição petrográfica reativa Dissolução de

sílica (mg/L)

Expansão 28 dias (%)

Redução/aumento das expansões 28 dias (%)

0,045 mm 0,075 mm

Teor 10%

Teor 20%

Teor 10%

Teor 20%

AL Basalto

Mesóstase rica em sílica e argilominerais; quartzo.

1,92 0,70 39,20 56,44 15,53 55,68

SJ Basalto

Mesóstase rica em sílica e argilominerais 1,54 0,56 70,10 65,07 3,11 53,83

MN Basalto

Mesóstase rica em sílica. 2,00 0,49 44,05 35,41 28,38 35,95

IJ Basalto

Mesóstase rica em argilominerais 0,41 0,39 61,36 11,19 expandiu 17,63

ER Basalto

Mesóstase rica em argilominerais; calcedônia. 0,42 0,38 36,36 25,52 70,00 10,14

CX Basalto

Mesóstase rica em argilominerais 0,76 0,25 24,73 expandiu 31,18 61,29

TR Basalto

Mesóstase rica em sílica argilominerais; quartzo.

0,07 0,15 - - - -

SM Riodacito

Mesóstase rica em argilominerais; quartzo. 0,90 0,25 31,75 expandiu expandiu 59,97

PF Riodacito

Mesóstase rica em sílica e argilominerais; calcedônia; quartzo.

0,70 0,25 expandiu expandiu expandiu expandiu

Através da análise estatística realizada para avaliar o comportamento dos finos no que diz

respeito à mitigação da RAS, evidenciou que o emprego desse tipo de material, pode ser uma

forma de minimizar os efeitos da reação nas estruturas de concreto. Apontando para um melhor

resultado quando o emprego é feito com grãos de menor dimensão. Esses resultados podem ser

ainda melhores se empregados cimentos contendo adições, para aqueles casos em que mesmo

a quantidade de material pozolânico do cimento não é suficiente para mitigar completamente

a reação, não havendo, assim, a necessidade de incorporar mais adições além daquelas já

existentes no aglomerante.



80

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Com o objetivo de avaliar a potencialidade reativa de agregados de origem vulcânica do RS

e a possibilidade de mitigação da RAS através do emprego de finos de britagem, substituindo

parcialmente os agregados, realizou-se uma série de ensaios.

A partir dessas análises, várias conclusões puderam ser percebidas, tanto em função dos

ensaios isoladamente, como da comparação entre eles. Essas conclusões serão descritas a

seguir. Salienta-se que as conclusões aqui apresentadas são válidas apenas para os materiais e

métodos utilizados neste trabalho.

5.1 Conclusões

5.1.1 Potencialidade reativa dos agregados

Através da análise petrográfica das amostras de agregados coletadas para a presente

pesquisa, foi possível verificar que todas são oriundas de rochas de origem vulcânica. A maior

parte das amostras são basaltos – CX, ER, IJ, SJ, MN, TR. As amostras PF e SM são riodacitos. A

análise da amostra AL evidenciou a presença de dois tipos de rocha, sedimentar e vulcânica

(basalto).

Todos os agregados apresentaram feições mineralógicas consideradas potencializadoras da

ocorrência da RAS, principalmente pela presença de mesóstase nos interstícios dos grãos. Em

relação aos basaltos, apesar de se tratar de um tipo de rocha classificada como básica, ou seja,

contendo pouca quantidade de sílica livre, em algumas amostras foi observada a presença de

grãos de quartzo bem cristalizados. Já nas rochas riodacíticas (ácidas) foi observada a presença

de calcedônia.

Avaliando-se isoladamente a potencialidade de dissolução de sílica das amostras não é

possível classificar a reatividade dos agregados através dessa análise, uma vez que ainda não

existem referências para esta classificação pelo método empregado. Entretanto, através dos

resultados obtidos no estudo da dissolução, foi possível constatar que as amostras AL, MN e SJ

apresentaram dissoluções semelhantes e foram as amostras cuja dissolução foi superior,

destacando-se perante as demais. De maneira oposta, a amostra TR apresentou dissolução

muito inferior entre o grupo de rochas avaliadas.

Considerando-se os resultados do ensaio acelerado das barras de argamassa, verificou-se

que somente a amostra TR foi classificada como inócua (expansão de 0,15%). Todas as demais

apresentaram expansões consideradas potencialmente reativas. As amostras com as expansões



81

mais intensas dos 30 dias de ensaio foram, em ordem decrescente, AL (0,70%), SJ (0,56%), MN

(0,49%) e IJ (0,39%). Os agregados PF e CX resultaram expansões médias iguais (0,25%).

Analisando-se conjuntamente todos os resultados obtidos para avaliar a potencialidade

reativa dos agregados, foi possível concluir que as amostras com a presença de mesóstase

microcristalina contendo predominantemente sílica em sua composição apresentaram as

maiores dissoluções de sílica e, também, as a maiores expansões no ensaio acelerado das barras

de argamassa (sendo elas AL, MN e SJ). A presença de grãos de quartzo na matriz, caso das

rochas riodacíticas, contribuiu menos para as expansões, pois as amostras contendo esse tipo

de feição mineralógica, comparativamente às demais, resultaram em dissolução de sílica

inferior, bem como expansões menores.

O estudo apontou para a boa correlação entre o ensaio de dissolução de sílica e o ensaio

acelerado de barras de argamassa.

5.1.2 Mitigação da RAS pelos finos de britagem

Analisando-se o índice de atividade pozolânica dos finos de britagem, tanto com cimento,

quanto com cal, verificou-se, como se esperava, que não são materiais que podem desenvolver

reações pozolânicas, ou seja, não são considerados materiais suplementares ao cimento.

Empregando-se os finos em substituição parcial aos agregados, em misturas de argamassa,

produzidas para realização do ensaio acelerado, verificou seu efeito benéfico dos finos, havendo

redução das expansões deletérias decorrentes da RAS e, em alguns casos, inclusive, a mitigação

da reação.

Fazendo-se uma análise estatística dos resultados obtidos com a substituição dos

agregados pelos finos, verificou-se que a origem do material fino, a quantidade e a

granulometria influenciam significativamente para a redução das expansões. Os resultados

mostraram que, na maioria dos casos, os finos com granulometria menor (dimensão inferior a

0,045 mm) são mais eficientes na mitigação das expansões, assim como o maior teor empregado

no estudo (20%), que resultou em expansões inferiores.

5.1.3 Conclusões gerais

O estudo aqui apresentado evidenciou potencialidade reativa da maioria das rochas

vulcânicas do RS. O estudo apontou para correlação entre a reatividade dos agregados pelo

método acelerado em barras de argamassa e a presença de mesóstase intersticial nesses



82

agregados. Os agregados mais reativos no ensaio acelerado também foram aqueles cuja

dissolução de sílica foi mais expressiva perante os demais.

O emprego de finos de britagem possibilitou a redução das expansões deletérias

decorrentes da RAS, na maior parte dos casos, quando empregados em substituição parcial aos

agregados. Dentro dos parâmetros estudados nesta pesquisa, a melhor condição de mitigação

é o emprego de finos de dimensão inferior a 0,045 mm no teor de 20%, sendo que essa condição

não é válida para todos os casos, pois é totalmente dependente do tipo de rocha empregada.

5.2 Sugestões para futuras pesquisas

Ao final desse trabalho verificou-se que alguns estudos podem contribuir para elucidar

questionamentos que não puderam ser avaliados durante a presente pesquisa. Assim, pode-se

definir as seguintes sugestões para futuros trabalhos:

- Avaliação da potencialidade reativa de amostras de agregados de origem plutônica,

sedimentar e metamórfica, existentes no RS e em outros pontos do país;

- Avaliação de finos de britagem com granulometrias inferiores às estudadas nesta

pesquisa, com o intuito de entender se a redução da dimensão dos finos reduz ainda

mais as expansões deletérias;

- Análise do comportamento de concretos sujeitos à RAS, substituindo-se os

agregados por finos de britagem;

- Estudo da correlação entre a reatividade de outros agregados e sua correspondente

dissolução de sílica.



83

REFERÊNCIAS

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ANEXO A

Resultados da avaliação da reatividade potencial dos agregados

SJ Idade (dias)

Expansões médias Expansão final (%)

CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0,01 0,01 0,01 0,01

7 0,08 0,10 0,08 0,09

9 0,13 0,16 0,12 0,14

12 0,19 0,23 0,18 0,20

14 0,25 0,26 0,23 0,25

16 0,30 0,33 0,26 0,30

19 0,31 0,33 0,29 0,31

21 0,34 0,34 0,33 0,34

23 0,40 0,45 0,43 0,43

26 0,48 0,55 0,51 0,51

28 0,50 0,58 0,54 0,54

30 0,51 0,60 0,57 0,56

IJ Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0,15 0,02 0,14 0,10

7 0,17 0,14 0,19 0,17

9 0,23 0,16 0,24 0,21

12 0,26 0,16 0,25 0,22

14 0,30 0,17 0,25 0,24

16 0,33 0,22 0,29 0,28

19 0,39 0,23 0,24 0,29

21 0,53 0,15 0,21 0,29

23 0,30 0,26 0,33 0,30

26 0,40 0,27 0,39 0,36

28 0,42 0,30 0,42 0,38

30 0,43 0,32 0,43 0,39

ER Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0,02 0,07 0,05 0,04

7 0,05 0,12 0,06 0,08

9 0,12 0,15 0,17 0,14

12 0,13 0,19 0,18 0,17

14 0,16 0,22 0,19 0,19

16 0,24 0,24 0,20 0,22

19 0,28 0,32 0,23 0,28

21 0,30 0,32 0,26 0,29

23 0,32 0,34 0,27 0,31

26 0,33 0,34 0,30 0,33

28 0,34 0,36 0,32 0,34

30 0,40 0,37 0,38 0,38

SM Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

4 0,01 0,05 0,02 0,03

7 0,02 0,06 0,06 0,05

9 0,04 0,08 0,07 0,07

11 0,09 0,09 0,10 0,09

14 0,10 0,12 0,13 0,11

16 0,14 0,12 0,14 0,13

18 0,12 0,16 0,14 0,14

21 0,12 0,17 0,14 0,15

23 0,15 0,17 0,14 0,16

25 0,20 0,21 0,15 0,19

28 0,27 0,22 0,17 0,22

30 0,28 0,22 0,25 0,25



92

CX Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

3 0,01 0,00 0,02 0,01

4 0,02 0,01 0,07 0,03

9 0,04 0,01 0,08 0,04

11 0,08 0,06 0,12 0,09

14 0,11 0,07 0,19 0,12

16 0,12 0,08 0,20 0,13

18 0,12 0,10 0,20 0,14

21 0,12 0,12 0,22 0,15

23 0,14 0,14 0,22 0,17

25 0,16 0,15 0,23 0,18

28 0,16 0,19 0,26 0,20

30 0,24 0,21 0,30 0,25

AL Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 - 0,00 0,00 0,00

3 - 0,03 0,04 0,04

4 - 0,10 0,08 0,09

7 - 0,16 0,14 0,15

9 - 0,18 0,14 0,16

11 - 0,29 0,28 0,29

14 - 0,44 0,41 0,42

16 - 0,52 0,43 0,48

18 - 0,53 0,47 0,50

21 - 0,56 0,52 0,54

23 - 0,57 0,55 0,56

25 - 0,61 0,64 0,62

28 - 0,64 0,65 0,64

30 - 0,73 0,68 0,70

PF Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

3 0,00 0,02 0,01 0,01

4 0,00 0,04 0,03 0,02

9 0,04 0,04 0,03 0,03

11 0,11 0,06 0,08 0,08

14 0,16 0,12 0,13 0,14

16 0,18 0,16 0,14 0,16

18 0,18 0,17 0,14 0,16

21 0,18 0,19 0,14 0,17

23 0,19 0,19 0,14 0,18

25 0,20 0,19 0,16 0,18

28 0,21 0,21 0,19 0,20

30 0,30 0,23 0,23 0,25

TR Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0,05 0,03 0,00 0,03

7 0,11 0,10 0,03 0,08

9 0,12 0,12 0,05 0,10

12 0,14 0,15 0,10 0,13

14 0,14 0,16 0,10 0,13

16 0,16 0,16 0,10 0,14

19 0,18 0,16 0,10 0,15

21 0,18 0,16 0,10 0,15

23 0,19 0,17 0,10 0,15

26 0,19 0,17 0,10 0,15

28 0,19 0,17 0,10 0,15

30 0,19 0,17 0,10 0,15



93

MN Idade (dias)


CP 1 CP 2 CP 3

2 0,00 0,00 0,00 0,00

5 0,03 0,00 0,03 0,02

7 0,10 0,08 0,16 0,12

9 0,22 0,23 0,26 0,24

12 0,36 0,31 0,30 0,32

14 0,36 0,33 0,35 0,35

16 0,37 0,33 0,38 0,36

19 0,37 0,35 0,43 0,38

21 0,44 0,35 0,46 0,42

23 0,44 0,35 0,49 0,43

26 0,44 0,45 0,53 0,47

28 0,45 0,48 0,54 0,49

30 0,45 0,48 0,54 0,49



94

ANEXO B

Resultados da avaliação da possibilidade de mitigação da RAS pelos finos de britagem

R = 3,11% R = 53,83%

R = 70,10% R = 65,07%



95

Não houve redução R = 17,63%

R = 61,36% R = 11,19%



96

R = 70,00% R = 10,14%

R = 36,36% R = 25,52%



97

R = 59,97%

R = 31,75%

Não houve redução

Não houve redução



98

R = 24,73% Não houve redução

R = 31,18% R = 61,29%



99

R = 15,53% R = 55,68%

R = 39,20% R = 56,44%



100

Não houve redução Não houve redução

Não houve redução Não houve redução



101

R = 28,38% R = 35,95%

R = 44,05% R = 35,41%



102

ANEXO C

Resultados dos ensaios de dissolução de sílica:

AMOSTRA

QTD. DE PÓ EM 100ML

DE SOLUÇÃO (g)

VOLUME FILTRADO

(ml)

ABSORVÂNCIA (Y) CONCENTRAÇÃO (mg/L)

1º Ensaio

2º Ensaio

3º Ensaio

MÉDIA 1º

Ensaio 2º

Ensaio 3º

Ensaio MÉDIA

TR 50,2341 69 0,028 0,031 0,033 0,031 0,073 0,076 0,069 0,073

IJ 50,0079 71 0,079 0,072 0,075 0,075 0,405 0,406 0,408 0,406

ER 50,3831 66 0,109 0,110 0,108 0,109 0,669 0,659 0,662 0,663

PF 50,7045 65 0,113 0,112 0,116 0,114 0,702 0,7 0,702 0,701

CX 50,6351 48 0,119 0,127 0,121 0,122 0,758 0,765 0,762 0,762

SM 50,4582 54 0,160 0,135 0,124 0,140 0,895 0,901 0,897 0,898

SJ 50,0160 49 0,228 0,222 0,224 0,225 1,542 1,545 1,537 1,541

AL 50,5466 68 0,272 0,278 0,276 0,275 1,925 1,915 1,919 1,920

MN 50,8012 66 0,290 0,282 0,282 0,285 1,999 1,991 1,994 1,995

CURVA DE CALIBRAÇÃO

CONCENTRAÇÃO ABSORVÂNCIA

0,00 0,000

0,50 0,107

1,50 0,238

2,00 0,278

2,50 0,343

y = 0,1321x + 0,0214R² = 0,9828

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

AB

SOR

VÂ

NC

IA

CONCENTRAÇÃO

TR

IJ

SM

PF

CX

MN

AL

SJ

Documents

Avaliação da reatividade de rochas vulcânicas do Rio ... CENTOFANTE COSTA(3).pdf · rochas vulcânicas do RS e a mitigação da reação pelos finos de britagem. Para atingir o