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Estudo de tratamentos com lítio no combate da reação álcali agregado - Parte 2 (Argamassa)

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A reação álcali-agregado (RAA) é uma das formas de deterioração do concreto que afeta principalmente as estruturas de usinas hidrelétricas, barragens de concreto e pontes. Nos últimos anos, a eficiência dos compostos à base de lítio em mitigar a RAA tem sido comprovada, tanto na prevenção quanto no reparo de estruturas afetadas. O principal desafio atualmente, no que tange ao tratamento, é a maneira de como garantir uma adequada impregnação do concreto com a solução de lítio. Tendo em vista essa dificuldade, o objetivo da presente pesquisa foi investigar, em laboratório, a eficiência de diversos tipos de tratamento, utilizando um produto à base de nitrato de lítio. Buscou-se com os tratamentos combater ou minimizar as expansões residuais da RAA, mais especificamente da reação álcali-sílica (RAS), já iniciada no concreto e argamassa. O estudo foi divido em duas etapas, sendo a primeira realizada em prismas de concreto, a partir de uma adaptação da NBR15577-6/2008, e a segunda etapa em barras de argamassa, a partir de uma adaptação da NBR 15577-4/2008. Os tratamentos foram realizados após os corpos-de-prova atingirem um determinado nível de expansão definido, a saber: 0,04% para os concretos e 0,18% para as argamassas. Neste trabalho serão apresentados os resultados da segunda etapa do estudo, sendo a primeira etapa apresentada em outro trabalho complementar neste evento. As situações testadas nas argamassas foram: impregnação a vácuo com lítio, saturação total em lítio, saturação superficial em lítio, imersão em água e envolvimento em filme plástico. Após cada condição de exposição/tratamento, os corpos-de-prova retornaram para o processo de ataque acelerado de expansão visando-se avaliar a eficiência de cada tratamento. Os resultados demonstraram a eficiência do composto à base de lítio em mitigar as expansões residuais. Todos os tratamentos com lítio realizados nas argamassas foram capazes de mitigar as expansões residuais em níveis semelhantes de redução das expansões (da ordem de 87%), sendo a saturação total em lítio a condição mais eficiente neste estudo.

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Estudo de tratamentos com lítio no combate da reação álcali agregado - Parte 2 (Argamassa)

  1. 1. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 1 ESTUDO DE TRATAMENTOS COM LÍTIO NO COMBATE DA REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO: PARTE 2 - ARGAMASSA Study of lithium treatments in mitigating concrete alkali-aggregate reaction: Part 2 Mortar Wilson Ferreira Cândido, MSc (1), Nicole Pagan Hasparyk, Dra.(2), Helena Carasek, Dra. (3), Paulo J. M. Monteiro, PhD (4) 1 MOLD Premoldados, Laboratório de Concreto (laboratorio@mold.com.br) 2 FURNAS Centrais Elétricas S.A, Laboratório de Concreto (nicole@furnas.com.br) 3 Universidade Federal de Goiás (hcarasek@gmail.com) 4 University of California (monteiro@ce.berkeley.edu) Rua JCA 20 Qd. 44 Lt 22 Jardim Caravelas - Goiânia - Goiás - CEP: 74354-643 Resumo A reação álcali-agregado (RAA) é uma das formas de deterioração do concreto que afeta principalmente as estruturas de usinas hidrelétricas, barragens de concreto e pontes. Nos últimos anos, a eficiência dos compostos à base de lítio em mitigar a RAA tem sido comprovada, tanto na prevenção quanto no reparo de estruturas afetadas. O principal desafio atualmente, no que tange ao tratamento, é a maneira de como garantir uma adequada impregnação do concreto com a solução de lítio. Tendo em vista essa dificuldade, o objetivo da presente pesquisa foi investigar, em laboratório, a eficiência de diversos tipos de tratamento, utilizando um produto à base de nitrato de lítio. Buscou-se com os tratamentos combater ou minimizar as expansões residuais da RAA, mais especificamente da reação álcali-sílica (RAS), já iniciada no concreto e argamassa. O estudo foi divido em duas etapas, sendo a primeira realizada em prismas de concreto, a partir de uma adaptação da NBR15577-6/2008, e a segunda etapa em barras de argamassa, a partir de uma adaptação da NBR 15577-4/2008. Os tratamentos foram realizados após os corpos-de-prova atingirem um determinado nível de expansão definido, a saber: 0,04% para os concretos e 0,18% para as argamassas. Neste trabalho serão apresentados os resultados da segunda etapa do estudo, sendo a primeira etapa apresentada em outro trabalho complementar neste evento. As situações testadas nas argamassas foram: impregnação a vácuo com lítio, saturação total em lítio, saturação superficial em lítio, imersão em água e envolvimento em filme plástico. Após cada condição de exposição/tratamento, os corpos-de-prova retornaram para o processo de ataque acelerado de expansão visando-se avaliar a eficiência de cada tratamento. Os resultados demonstraram a eficiência do composto à base de lítio em mitigar as expansões residuais. Todos os tratamentos com lítio realizados nas argamassas foram capazes de mitigar as expansões residuais em níveis semelhantes de redução das expansões (da ordem de 87%), sendo a saturação total em lítio a condição mais eficiente neste estudo. Palavras-chave: argamassa; durabilidade; reação álcali-agregado; tratamento; lítio. Abstract The alkali-aggregate reaction (AAR) is one of the deterioration processes of concrete that most affects the structures of hydroelectric plants, concrete dams and bridges. In recent years, the efficiency of lithium based compounds to mitigate AAR has been proven in both the prevention and repair of the affected structures. With regards to treatment, the main challenge nowadays is how to ensure the adequate impregnation of concrete with the lithium solution. Given this difficulty, the objective of this research is to investigate in laboratory conditions, the efficiency of various types of treatment, using a product based on lithium nitrate. The treatments sought to prevent or minimize the residual expansion of AAR, in particular the alkali-silica reaction (ASR), already under development in the concrete and mortar. The study was divided into two stages, the first one performed in concrete prisms, from an adaptation of the Brazilian standard NBR 15577- 6/2008, and the second stage in mortar bars, from an adaptation of NBR 15577-4/2008. The treatments were
  2. 2. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 2 performed after the specimens reached a predetermined level of defined expansion: 0.04% for the concretes and 0.18% for the mortars. This paper will present the results of the second stage of the study; the first stage is presented in other paper at this same conference. The situations in the mortars tested were: vacuum impregnation with lithium, total saturation in lithium, surface saturation in lithium, water immersion and wrapping in plastic film. After each exposure/treatment condition, the specimens returned to the accelerated expansion attack process in order to evaluate the effectiveness of each treatment. The results demonstrated the efficiency of the lithium based composite to mitigate the mortar residual expansion. All treatments with lithium performed in the mortars were able to mitigate the residual expansions at similar levels of reduction of expansion (about 87%), with the total saturation in lithium the most efficient condition in this study. Keywords: mortar; durability; alkali-aggregate reaction; treatment; lithium. 1 Introdução A RAA pode ser definida como uma reação química que ocorre internamente no concreto devido à presença de hidróxidos alcalinos, normalmente provenientes do cimento, e alguns minerais reativos presentes no agregado. O produto dessa reação é um gel sílico- alcalino que em contato com umidade é capaz de expandir. As principais manifestações patológicas provocadas pela RAA são: fissuras em forma de “mapa” (Figura 1), exsudação de gel na superfície do concreto (Figura 2) e bordas em torno dos agregados. Figura 1 - Fissuração em forma de “mapa” ocorrido em blocos de fundação em Recife/PE (PECCHIO et al., 2006). Figura 2 - Exsudação de gel na superfície do concreto (HASPARYK, 2005). A melhor forma de mitigar a RAS é através da prevenção, como o uso de agregados não reativos, concreto com baixo teor de álcalis, adições pozolânicas e compostos a base de lítio, por exemplo. Entretanto, atualmente existem diversas obras de engenharia como barragens, pontes, pavimentos e fundações de edifícios que foram construídos sem a devida preocupação com a RAS e, por isso, apresentam inúmeros problemas que precisam ser tratados. As medidas de mitigação da RAS no concreto endurecido podem ser divididas em duas categorias: (1) mitigação dos sintomas da reação e (2) tratamento da causa da reação. Os tratamentos com compostos a base de lítio atuam na causa da reação e compreendem o tratamento superficial, a impregnação eletroquímica e a impregnação a vácuo (STARK et al., 1993; SARKAR et al., 2004; FOURNIER et al., 2005; HASPARYK, 2005; FOLLIARD et al., 2006; THOMAS et al., 2007).
  3. 3. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 3 O tratamento superficial com compostos à base de lítio é o método de campo mais comum empregado para tratar pavimentos de concreto, tabuleiros de pontes, barreiras de proteção de rodovia e elementos estruturais específicos afetados pela RAS (FOURNIER et al., 2005; THOMAS et al., 2007). O tratamento consiste na aplicação da solução de lítio diretamente na superfície do concreto afetado, podendo ser considerada também uma forma de saturação. A aplicação pode ser feita por meio de caminhões ou manualmente por spray, como se pode ver nas Figuras 3-a e 3-b, respectivamente. Figura 3 - Aplicação superficial da solução de lítio no concreto: (a) com caminhão (b) com spray (THOMAS et al., 2007). A impregnação eletroquímica de lítio é uma técnica empregada para aumentar a profundidade de penetração dos íons lítio no interior do concreto, a fim de combater ou minimizar as expansões provocadas pela RAS. Essa técnica é baseada na Extração Eletroquímica de Cloretos1 (EEC). A Figura 4 ilustra o funcionamento da impregnação eletroquímica de lítio, onde após o acionamento do transformador, um campo elétrico é criado entre a tela de titânio, colocada na superfície do concreto, e a armadura da estrutura. Os íons lítio, presentes na solução, transportam uma “nuvem” de carga positiva e, portanto, podem ser transferidos sob a influência do campo elétrico. Durante o tratamento, o íon lítio é repelido pela tela metálica (ânodo) e ao mesmo tempo atraído pela armadura (cátodo). Esse campo elétrico provoca a migração dos íons lítio dentro do concreto através da estrutura de poros e fissuras (WHITMORE; ABBOTT, 2000). Trajetória de migração Ânodo temporário Solução de lítio Armadura Fonte de energia Concreto Trajetória de migração Ânodo temporário Solução de lítio Armadura Fonte de energia Concreto Figura 4 - Trajetória de migração dos íons lítio na impregnação eletroquímica de lítio (WHITMORE; ABBOTT, 2000). 1 Técnica utilizada para recuperar estruturas de concreto contaminadas por cloreto e promover a repassivação das armaduras. (a) (b)(a)
  4. 4. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 4 A Impregnação a vácuo é uma técnica alternativa de injeção sobre pressão negativa utilizada para também aumentar a profundidade de penetração dos íons lítio no interior do concreto afetado pela RAS. A Figura 5 apresenta o emprego dessa técnica em uma barreira de proteção de rodovia, onde se procura criar um sistema totalmente selado na superfície do concreto, com auxílio de plástico, para logo em seguida aplicar o vácuo e introduzir a solução de lítio no sistema por meio de tubos colocados na extremidade superior (THOMAS et al. 2007). Figura 5 - Etapas do tratamento por impregnação a vácuo de lítio aplicado em barreiras de proteção de rodovia, próximo a Leominster-MA (THOMAS et. al. 2007). Tendo em vista a dificuldade de reparo das estruturas afetadas pela RAS, a pouca eficiência dos métodos disponíveis e a carência de estudos nesta área, a presente pesquisa foi proposta. Essa pesquisa fez parte do projeto de P&D de FURNAS, dentro do ciclo 2004/2005 da ANEEL designado: “Identificação de agregados reativos e combate da reação álcali-agregado em barragens”, desenvolvido em parceria com a Universidade Federal de Goiás (UFG), no âmbito do Programa de Pós-Graduação em Geotecnia e Construção Civil (PPG-GECON), que gerou a dissertação de mestrado de Cândido (2009). 2 Programa experimental Com o objetivo de avaliar a eficiência do nitrato de lítio - LiNO3 em mitigar expansões residuais provocadas pela RAS, diversos corpos-de-prova de argamassa foram moldados com um agregado conhecidamente reativo e submetidos ao processo acelerado de expansão. Após um determinado nível de expansão (0,18%) os corpos-de-prova foram submetidos a diversas condições de exposição/tratamento, de acordo com o fluxograma da Figura 6. Posteriormente a cada condição de exposição/tratamento, os corpos-de- prova retornaram para o processo acelerado de expansão para avaliar a eficiência de cada tratamento.
  5. 5. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 5 Figura 6 - Fluxograma do programa experimental. 2.1 Materiais 2.1.1 Cimento Foi utilizado o cimento Portland de alta resistência inicial (CP V-ARI). A Tabela 1 apresenta as características físicas e químicas do cimento utilizado. Tabela 1 - Ensaios físicos e análise química do cimento CP V-ARI. Propriedades Determinadas Resultados Limites NBR 5733/1991 Método de Ensaio Massa específica (g/cm³) 3,11 N. E. NBR NM 23/2001 Finura Resíduo na peneira 200 (%) 0,2 ≤ 6,0 NBR 11579/1991 Resíduo na peneira 325 (%) 1,2 N. E. NBR 12826/1993 Área específica (cm²/g) 4420 ≥ 3000 NBR NM 76/1998 Tempos de Pega Início de Pega (h:min) 2:40 ≥ 1:00 NBR NM 65/2003 Fim de Pega (h:min) 4:20 ≤ 10:00 Água de Consistência - Pasta (%) 28,4 N. E. NBR NM 43/2003 Expansão em autoclave (%) 0,1 ≤ 0,2 ASTM C 151/2005 Expansão de Le Chatelier a quente (mm) 0,0 ≤ 5,0 NBR 11582/1991 Expansão de Le Chatelier a frio (mm) 1,0 ≤ 5,0 NBR 11582/1991 Resistência à Compressão (MPa) 3 dias 35,1 ≥ 24,0 NBR 7215/19967 dias 38,4 ≥ 34,0 28 dias 45,2 N. E. Componentes Químicos (%) Perda ao fogo 2,72 ≤ 4,5 NBR NM 18/2004 Resíduo insolúvel 0,60 ≤ 1,0 NBR NM 15/2004 Trióxido de enxofre (SO3) 3,14 ≤ 3,5 NBR NM 11-2/2004 Óxido de magnésio (MgO) 3,02 ≤ 6,5 Dióxido de silício (SiO2) 19,31 N. E. Óxido de ferro (Fe2O3) 2,57 Óxido de alumínio (Al2O3) 3,92 Óxido de cálcio (CaO) 62,3 Óxido de cálcio livre (CaO) 1,7 NBR NM 13/2004 Álcalis Totais Óxido de sódio (Na2O) 0,68 NBR NM 17/2004 Óxido de potássio (K2O) 2,08 NBR NM 17/2004 Equiv. alcalino (Na2Oeq.) 2,05 NBR NM 17/2004
  6. 6. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 6 Propriedades Determinadas Resultados Limites NBR 5733/1991 Método de Ensaio Álcalis Solúveis em água Óxido de sódio (Na2Oe) 0,31 ASTM C 114/2004 Óxido de potássio (K2O) 1,93 ASTM C 114/2004 Equiv. alcalino (Na2Oeq.) 1,59 ASTM C 114/2004 Sulfato de cálcio (CaSO4) 5,34 --- N.E.: não especificado. 2.1.2 Agregado Miúdo Foi utilizada areia artificial potencialmente reativa, do tipo milonito2 , proveniente da região metropolitana de Recife, para a produção das argamassas. De acordo com a NBR 15577-4/2008, que trata do ensaio acelerado e a verificação da potencialidade reativa do agregado, a areia deve ser composta granulometricamente segundo os limites apresentados na Tabela 2. Tabela 2 - Frações granulométricas do agregado miúdo para o ensaio da NBR 15577-4/2008. Peneira com abertura de malha Porcentagem individual em massa (%)Passante Retido 4,75 mm 2,35 mm 10 2,35 mm 1,18 mm 25 1,18 mm 0,60 mm 25 0,60 mm 0,30 mm 25 0,30 mm 0,15 mm 15 A Figura 7 apresenta os resultados médios de expansão da areia artificial potencialmente reativa combinada com o cimento CP V-ARI, de acordo com a NBR 15577-4/2008. 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Expansão(%) Idade (dias) Areia artificial Figura 7 - Expansões médias da areia artificial combinada com o cimento CP V-ARI. 2 Mineralogia estimada do milonito: Feldspato - 50%; Quartzo - 25% a 30%; Micas (biotita e muscovita) - 10% a 15%; Opacos - 3% e traços de zircão.
  7. 7. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 7 Como se pode observar na Figura 7, a areia artificial apresentou expansão igual a 0,65% aos 30 dias, sendo este valor superior ao limite de 0,19% prescrito para denotar um comportamento potencialmente reativo. 2.1.3 Água A água empregada foi proveniente da rede pública de distribuição de FURNAS Centrais Elétricas S. A. 2.1.4 Solução de LiNO3 Foi utilizada uma solução de LiNO3 comercialmente vendida no mercado nacional. A solução utilizada é não combustível e atóxica para o manuseio e transporte. A Tabela 3 apresenta as características do produto fornecidas pelo fabricante. Tabela 3 - Características da solução de LiNO3 fornecidas pelo fabricante. Características Resultados Nitrato de lítio (%) 30 a 40 Água (%) 60 a 70 Massa específica (g/cm3 ) 1,20 pH 7,0 a 9,5 2.2 Métodos 2.2.1 Método acelerado em barras de argamassa Este ensaio é o mais utilizado para avaliar a potencialidade reativa do agregado através do monitoramento da expansão dimensional de barras de argamassa. O método é prescrito tanto pela ASTM 1260/2007 como pela NBR 15577-4/2008 e consiste em moldar 3 barras de argamassa, por ensaio, (25 mm x 25 mm x 285 mm) com proporção cimento:agregado de 1:2,25, em massa, e relação a/c igual a 0,47. Logo após a moldagem, as barras foram curadas por 24 hs em câmara úmida e em seguida foram desmoldadas e curadas em água a 80°C por mais 24 hs. Depois de curadas, as barras foram medidas individualmente e transferidas para um recipiente hermeticamente fechado contendo uma solução aquosa de NaOH a 1N, a 80°C. A partir daí as leituras foram realizadas periodicamente até atingir uma expansão próxima de 0,19% (limite da NBR 15577-1/2008) para a realização dos tratamentos. Ao todo foram moldadas 18 barras de argamassa, sendo 3 barras para cada situação. 2.2.2 Planejamento estatístico dos experimentos O planejamento estatístico dos resultados foi realizado de forma a se ter um critério de distribuição das amostras de argamassa para os tratamentos. Assim, para a realização dos tratamentos, adotou-se um projeto de blocos aleatorizados. Esse procedimento assegurou que todos os tratamentos fossem feitos com amostras representativas. A amostragem foi realizada blocando-se o efeito da expansão, obtida na idade do tratamento (11 dias), entre as amostras escolhidas. Assim, ao separar as amostras em 3 blocos, realizou-se a distribuição equilibrada das amostras para todos os tratamentos.
  8. 8. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 8 2.2.3 Condições de exposição/tratamento As barras de argamassa, com exceção da condição “ataque em caixa de reatividade”, foram retiradas do recipiente hermeticamente fechado aos 11 dias de idade quando apresentavam expansão média igual a 0,18%. Em seguida, após o resfriamento, a superfície das barras foram limpas em água corrente e colocadas em câmara climática (40°C ± 0,5°C e U. R. 30% ± 0,5%) para secarem por 3 dias. Após a secagem, foi mantida a U. R. de 30% ± 0,5% e a temperatura foi reduzida de 40°C para 35°C durante uma hora. Em seguida, a temperatura foi reduzida novamente de 35°C para 30°C e depois de 30°C para 25°C, mantendo o período de uma hora para cada intervalo. Após o término da redução de temperatura, as barras permaneceram na câmara climática até o dia seguinte, para estabilização, quando foram retiradas e tratadas de acordo com cada método descrito nos itens 2.2.3.1 a 2.2.3.6. Após o término de todos os tratamentos, os corpos-de-prova retornaram para o ataque em um recipiente hermeticamente fechado, denominado de caixa de reatividade, com umidade relativa superior a 95% e temperatura constante de (60 ± 2)°C. As leituras pós- tratamento iniciaram-se um dia após a estocagem das barras na caixa de reatividade e foram realizadas 3 vezes na semana, durante 30 dias. A mudança da condição de exposição, depois do tratamento, foi adotada para evitar que o lítio, presente nas barras de argamassa tratadas, reagisse com a solução externa de NaOH ou lixiviasse parte da solução alcalina dos poros. 2.2.3.1 Impregnação a vácuo com lítio Após o período de secagem pré-estabelecido, as barras destinadas à impregnação a vácuo com lítio foram colocadas dentro de uma câmara de vácuo, feita de acrílico, especificamente para este tratamento (Figura 8). Figura 8 – Equipamentos para a realização do tratamento por impregnação a vácuo com lítio. As etapas do tratamento por impregnação a vácuo com lítio foram realizadas da seguinte forma: a) colocação das barras de argamassa no interior da câmara de vácuo; b) aplicação do vácuo de 0,5 atm. até a sua constância;
  9. 9. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 9 c) introdução da solução de lítio na câmara de vácuo até as barras ficarem completamente imersas (Figura 9); d) aplicação do vácuo por mais 7 hs; e) retirada do vácuo; f) após a retirada do vácuo os prismas permaneceram imersos em solução de LiNO3 por mais seis dias e meio3 . Figura 9 - Introdução da solução de LiNO3 dentro da câmara de vácuo. 2.2.3.2 Saturação total em lítio A saturação total em lítio foi realizada imergindo-se três barras de argamassa em solução de LiNO3, por 7 dias, como mostra a Figura 10. Figura 10 - Saturação total em lítio. 2.2.3.3 Saturação superficial em lítio A saturação superficial em lítio foi realizada imergindo 5 mm das três barras de argamassa em solução de LiNO3, por 7 dias, como mostra a Figura 11. 3 A duração total do tratamento foi de 7 dias.
  10. 10. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 10 Figura 11 - Saturação superficial em lítio. 2.2.3.4 Imersão em água deionizada As três barras foram submersas em água deionizada, por 7 dias, como mostra a Figura 12. Figura 12 - Imersão em água deionizada. 2.2.3.5 Envolvimento em filme plástico As três barras foram envolvidas em filme plástico, por 7 dias, como mostra a Figura 13.
  11. 11. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 11 Figura 13 - Barras de argamassa envolvida em filme plástico. 2.2.3.6 Ataque em caixa de reatividade Na idade de 23 dias, após o término de todos os tratamentos, as três barras da condição “ataque em caixa de reatividade” foram transferidas da caixa contendo uma solução aquosa de NaOH a 1 N, a 80°C, para outra caixa de reatividade com umidade relativa superior a 95% e temperatura de (60 ± 2)°C empregada nas barras de argamassa pós- tratamentos. 3 Apresentação e análise dos resultados O gráfico da Figura 14 apresenta os resultados médios de expansão obtidos, a partir do método da NBR 15577-4/2008, com as 18 barras de argamassa até a idade do tratamento de 11 dias. 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Expansão(%) Idade (dias) Figura 14 - Expansões médias das barras de argamassa antes dos tratamentos. Como se pode observar na Figura 14, as expansões das barras de argamassa crescem gradativamente no tempo sem tendência de estabilização, aproximando do limite de 0,19% já aos 11 dias de idade (limite fixado pela NBR 15577-1/2008 para classificar o agregado como potencialmente reativo, quando ensaiado pela NBR 15577-4/2008). Portanto, a partir desta idade, as barras foram submetidas aos diversos tipos de
  12. 12. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 12 tratamento/condição de exposição. Esse limite foi adotado levando em consideração a necessidade de um nível de deterioração mínimo para facilitar a penetração da solução de LiNO3 na argamassa e se obter eficiência. Stark et. al. (1993) também adotaram o limite de 0,19% em seus estudos para a realização dos tratamentos em barras de argamassa com diversos tipos de compostos à base de lítio. 3.1 Expansões residuais pós-tratamentos Na Figura 15 são apresentados os resultados médios de expansão residual ao longo do tempo das barras de argamassa submetidas aos diversos tipos de condição de exposição/tratamento. 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Expansão(%) Idade pós-tratamento (dias) Filme plástico Imersão água Sat. sup. Li Sat. total Li Imp.vácuo Li Figura 15 - Expansões residuais médias das barras de argamassa para cada tipo de condição de exposição/tratamento. A Tabela 4 apresenta os resultados médios de expansão residual das barras de argamassa aos 30 dias de idade pós-tratamento. Tabela 4 - Expansões residuais médias obtidas nas barras de argamassa aos 30 dias de idade pós- tratamento. Condição de exposição/tratamentos Expansão (%) Impregnação a vácuo com lítio 0,010 Saturação total em lítio 0,009 Saturação superficial em lítio 0,010 Imersão em água 0,024 Envolvimento em filme plástico 0,071
  13. 13. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 13 Tomando-se como referência a condição “envolvimento em filme plástico”, conforme se pode observar no gráfico da Figura 15 e na Tabela 4, todos os tratamentos com a solução de LiNO3 foram capazes de mitigar as expansões residuais logo após as primeiras idades de pós-tratamento. As expansões da condição de referência continuaram a crescer ao longo do tempo, sem tendência de estabilização, enquanto que nas condições tratadas com a solução de LiNO3, apresentaram resultados de expansão bastante baixos, mantendo-se praticamente constantes desde as primeiras idades pós-tratamento. A Figura 16 apresenta a porcentagem de redução de expansão, em relação à condição de referência adotada, na idade de 30 dias de ataque, pós-tratamento. 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 30 Reduçãodeexpansão(%) Idade pós-tratamento (dias) Sat. total Li Sat. sup. Li Imp. vácuo Li Imersão água Figura 16 - Percentagem de redução das expansões, em relação à condição referência “envolvimento em filme plástico”, aos 30 dias de idade pós-tratamento. É possível observar na Figura 16 que a eficiência dos tratamentos com LiNO3, em mitigar as expansões residuais provocadas pelas RAS nas barras de argamassa, foi da ordem de 87% para a condição de saturação total em lítio, e 86% tanto para a saturação superficial em lítio como para a impregnação a vácuo com lítio. Comparando os três tipos de tratamento, a saturação superficial em lítio, para os resultados apresentados nesta pesquisa, é a condição mais adequada tanto tecnicamente como economicamente para a aplicação em campo, uma vez que sua eficiência em mitigar as expansões foi praticamente a mesma das outras duas condições. No caso da condição de imersão em água, a redução do valor das expansões foi da ordem de 66%. Essa redução pode ser explicada possivelmente pelo fato da saturação em água ter lixiviado os álcalis Na e K da estrutura de poros da argamassa que poderiam vir a reagir causando expansões residuais. Esse mesmo comportamento foi observado também por Stokes et al. (2000), em tratamento realizado em prismas de concreto. A Tabela 5 apresenta os resultados da ANOVA realizada para a idade de 30 dias pós-tratamento.
  14. 14. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 14 Tabela 5 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os resultados individuais de expansão residual de todos os tratamentos em argamassa aos 30 dias de idade pós-tratamento. Efeito SQ GL MQ Fcal Ftab Resultado Tratamento 0,008323 4 0,002081 67,67 3,48 SignificativoErro (resíduo) 0,000307 10 0,000031 Total 0,008630 14 0,002112 Onde: SQ = soma dos quadrados; GL = Grau de liberdade; MQ = Média dos quadrados; F = parâmetro de Fischer para o teste de significância dos efeitos; Resultado = resultado da análise, com a indicação se o efeito é significativo ou não. A análise de variância mostrou que o tipo de tratamento foi significativo nos resultados das expansões residuais, para a idade de pós-tratamento de 30 dias, uma vez que o valor do Fcal foi maior que o Ftab. Foi realizado o teste de Duncan, identificando-se 3 grupos; observou-se que as condições “envolvimento em filme plástico” e “imersão em água” pertencem a grupos distintos entre eles e as condições de exposição/tratamentos: “saturação total em lítio”, “saturação superficial em lítio” e “impregnação a vácuo em lítio” pertencem ao mesmo grupo. 4 Conclusões Todos os tratamentos realizados nas barras de argamassa com a solução de nitrato de lítio foram capazes de mitigar as expansões residuais na presença do milonito reativo, logo após as primeiras idades de pós-tratamento e ao longo do ataque posterior, inclusive a condição de imersão em água. A eficiência dos tratamentos foi de 87% para a condição de saturação total em lítio, e 86% tanto para a saturação superficial em lítio como para a impregnação a vácuo com lítio. A condição de imersão em água foi capaz de reduzir as expansões em 66%. Comparando os três tipos de tratamento à base de lítio, a saturação superficial em lítio, para os resultados apresentados nesta pesquisa, é a condição mais adequada tanto tecnicamente como economicamente para a aplicação em campo, uma vez que sua eficiência em mitigar as expansões foi praticamente a mesma das outras duas condições testadas. 5 Referências bibliográficas CÂNDIDO, W. F. Estudo de tratamentos com lítio no combate da reação álcali-agregado. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Programa de Pós-Graduação em Geotecnia e Construção Civil, UFG, Goiânia, 2009. FOLLIARD, K. J. et al. Interim recommendations for the use of lithium to mitigate or prevent alkali-silica reaction (ASR), Publication No. FHWA-HRT-06-073, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, DC, July 2006. FOURNIER, B. et al. Mitigation of the effect of alkali-silica reaction in concrete structures and recent advances in concrete materials and testing. In: INTERNATIONAL ACI/CANMET CONFERENCE ON QUALITY OF CONCRETE STRUCTURES AND RECENT ADVANCES IN
  15. 15. ANAIS DO 52º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2010 – 52CBC0556 15 CONCRETE MATERIALS AND TESTING. 4., 2005, Olinda. Anais… Olinda: ACI / IBRACON, 2005. p. 1-20. HASPARYK, N. P. Investigação de concretos afetados pela reação álcali-agregado e caracterização avançada do gel exsudado. 2005. 326 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rio Grande do Sul, 2005. PECCHIO M. et al. Produtos da reação álcali-silicato em concretos de edificações da região Metropolitana do Grande Recife/PE. In: SIMPÓSIO SOBRE REAÇÃO ÁLCALI- AGREGADO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO, 2., 2006, Rio de Janeiro. Setembro. Anais... Rio de Janeiro: editado por S. C. Kuperman e N. P. Hasparyk, 2006. SARKAR, S. L. et al. Handbook of Identification of Alkali-Silica Reactivity in Airfield Pavements, Federal Aviation Administration, AC No. 150/5380-8, February, 2004. STARK, et al. SHRP-C-343: Eliminating or minimizing alkali-silica reactivity. Washington, DC: Strategic Highway Research Program, 1993. STOKES, D. B.; THOMAS, M. D. A.; SHASHIPRAKASH S. G. Development of a lithium-based material for decreasing ASR-induced expansion in hardened concrete. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON ALKALI- AGGREGATE REACTION IN CONCRETE (ICAAR), 11., 2000, Quebéc City, Canada, Proceedings... Quebéc City, Canada: Edited by M. A. Bérubé, B. Fournier e B. Durand, 2000, p. 1079-1087. THOMAS, M. D. A. et al. The Use of Lithium To Prevent or Mitigate Alkali-Silica Reaction in Concrete Pavements and Structures, Publication No. FHWA-HRT-06-133, Federal Highway Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, DC, March, 2007. WITHMORE, D.; ABBOTT, S. Use of an applied electric field to drive lithium ions into alkali-silica reactive structures. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON ALKALI- AGGREGATE REACTION IN CONCRETE (ICAAR), 11., 2000, Quebéc City, Canada, Proceedings... Quebéc City, Canada: Edited by M. A. Bérubé, B. Fournier e B. Durand, 2000, p. 1089-1098.

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