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Reações expansivas no concreto das estruturas

Conheça as principais reações químicas expansivas no concreto e saiba como preveni-las

Imagem obtida por microscopia eletrônica de varredura de testemunho de concreto atacados por RAA e DEF

O concreto das estruturas de obras pode sofrer deterioração ao longo do tempo. Os processos de deterioração do concreto são variados e podem ser classificados em químicos, físico-mecânicos, biológicos e eletroquímicos.

Dentre os tipos de reações químicas as reações expansivas podem ocasionar graves danos ao concreto das estruturas, porque os compostos da reação ocasionam forças de tensão nos elementos estruturais, podendo levar à sua fissuração, perda de desempenho mecânico e de durabilidade.

Duas reações químicas expansivas têm se destacado por sua recorrência no concreto das estruturas de obras no Brasil e no mundo: a reação álcali-agregado e o ataque por sulfatos.

RAA

A reação álcali-agregado (RAA), especialmente a reação álcali-sílica (RAS), é uma interação química entre certos minerais siliciosos reativos presentes nos agregados do concreto e os hidróxidos alcalinos contidos na solução aquosa dos poros do concreto. Esses hidróxidos alcalinos são principalmente formados durante o processo de hidratação do cimento, em que a água reage quimicamente com as sílicas e os aluminatos do cimento, formando os compostos químicos que serão os responsáveis pela ligação dos agregados e, consequentemente, pelo endurecimento do concreto.

A reação entre os álcalis e as sílicas reativas no concreto endurecido, na presença de umidade, forma produtos expansivos no interior da peça de concreto, que levam à sua fissuração e deterioração.

A reação álcali-sílica tem sido comumente observada no concreto de estruturas de barragens de usinas hidrelétricas e em fundações de edificações.

Sua prevenção é extensamente conhecida e normalizada, como na norma brasileira ABNT NBR  15577:2018.

Ataque por sulfatos

Os sulfatos são sais carregados para o concreto pelos cimentos e agregados (fontes internas) ou por águas residuais industriais, águas do subsolo, esgoto, água do mar, chuva ácida e águas agrícolas contaminadas por fertilizantes (fontes externas).

Assim, o ataque por sulfatos pode ter uma fonte interna (ISA, ataque interno por sulfatos, na nomenclatura em inglês) ou uma fonte externa (ESA, ataque externo por sulfatos).

Em geral, os íons de sulfato livres em soluções aquosas nos poros do concreto reagem, ao longo do tempo, com compostos da pasta de cimento, gerando produtos expansivos, que fissuram e deterioram o concreto das estruturas de obras.

Um caso especial é a formação de etringita tardia (DEF, na sigla em inglês). Nas situações de elevado calor de hidratação do cimento (a reação de endurecimento do cimento é exotérmica, liberando calor) ou de curas térmicas em altas temperaturas, a etringita primária, produto de hidratação normal do cimento, torna-se instável ou não se forma. Assim, os sulfatos que seriam consumidos para a formação de etringita primária ficam livres na solução dos poros do concreto. Com o resfriamento do concreto (com a diminuição da dinâmica de reação de hidratação), os sulfatos livres reagem quimicamente para formar a etringita ao longo do tempo, que, então, passa a ocupar espaços e gerar tensões internas no concreto endurecido da estrutura. Sendo assim, a etringita tardia causa fissurações nas peças de concreto, o que afeta seu desempenho mecânico e sua durabilidade.

A DEF tem sido comumente observada em blocos de fundações de edificações, em peças pré-fabricadas e em estruturas de barragens. Em alguns casos, em sido observados casos conjugados de DEF e RAA.

A prevenção da DEF não conta ainda com normalização, mas uma medida muito útil é limitar a temperatura de hidratação do cimento ou de cura do concreto a valores de até 60°C.

Quanto à prevenção do ISA, a recomendação da norma brasileira ABNT NBR 7211:2009 é a limitação do teor de sulfatos solúveis no agregado a 0,1%. Para o ESA, a prática mais comum tem sido adotar o concreto de baixa permeabilidade e o uso de cimento resistente a sulfatos.

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