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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
FACULDADE DE ENGENHARIA - CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
ESTUDO DOS EFEITOS DO NITRATO DE LÍTIO NA
EXPANSÃO DE ARGAMASSAS SUJEITAS A REAÇÃO
ÁLCALI-SÍLICA
Domingos Jorge Ferreira da Silva
Dissertação de Mestrado
Ilha Solteira
2007
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DOMINGOS JORGE FERREIRA DA SILVA
ESTUDO DOS EFEITOS DO NITRATO DE LÍTIO NA
EXPANSÃO DE ARGAMASSAS SUJEITAS A REAÇÃO
ÁLCALI-SÍLICA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil da Universidade Estadual Paulista – UNESP,
Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira – FEIS, como parte
dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia
Civil
Orientador: Prof. Dr. Jorge Luís Akasaki
Co-orientador: Prof. Dr. Haroldo de Mayo Bernardes
Ilha Solteira
Outubro de 2007
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FICHA CATALOGRÁFICA
Elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação
Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação da UNESP - Ilha Solteira.
Silva, Domingos Jorge Ferreira da
S586e
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação
álcali-sílica / Domingos Jorge Ferreira da Silva. -- Ilha Solteira : [s.n.], 2007
98 p. : il.
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista. Faculdade de Engenharia
de Ilha Solteira, 2007
Orientador: Jorge Luís Akasaki
Co-orientador: Haroldo de Mayo Bernardes
Bibliografia: p. 70-74
1. Reação álcali-agregado. 2. Expansão. 3. Compostos de lítio. 4. Argamassa.
Dedico este trabalho aos meus pais, Italívio
Ferreira da Silva e Almerinda Melo da Silva,
que me apoiaram desde o início, e lá estiveram
quando precisei.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, agradeço ao meu orientador, Prof. Dr. Jorge Luís Akasaki, por
ter aceito meu projeto, pelo apoio, acompanhamento e pela valiosa revisão do estudo.
Ao meu co-orientador, Prof. Dr. Haroldo de Mayo Bernardes, que deu forma a
este trabalho no início do disperso.
Agradeço ao Prof. Dr. Laércio Caetano, que com competência e paciência me
ajudou muito no entendimento da parte química desta pesquisa.
Ao Laboratório CESP de Engenharia Civil, LCEC, por fornecer o laboratório,
materiais, equipamentos e pessoal para o desenvolvimento do estudo, em especial ao
Eng°. Flávio Moreira Salles e aos técnicos especializados.
Aos professores, funcionários e colegas do Mestrado do Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Civil, da UNESP do Campus de Ilha Solteira.
A CNPq pelo incentivo financeiro através de bolsa de estudos concedida.
A Holcim Brasil, pela doação do cimento utilizado no estudo.
A todos os demais que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização
deste trabalho.
RESUMO
SILVA, D. J. F. Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas
sujeitas a reação álcali-sílica. Ilha Solteira, 2007. 96f. Dissertação (Mestrado em
Engenharia) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Estadual
Paulista, Ilha Solteira, 2007.
Várias pesquisas realizadas com compostos a base de lítio tem mostrado resultados
satisfatórios na redução da expansão associada à reação álcali-sílica (RAS), mas ainda
existem muitas dúvidas sobre seus mecanismos de ação. A presente pesquisa avaliou os
efeitos de uma adição química a base de nitrato de lítio (LiNO
3
) na redução da expansão
associada a RAS, utilizando várias dosagens. Os estudo dos efeitos do LiNO
3
na RAS
foi feito pelo método acelerado das barras de argamassa (ASTM C-1260) utilizando
dois tipos de agregado reativo. Também foram realizados ensaios de expansão com uma
adição mineral a base de cinza volante a fim de correlacionar os efeitos de uma adição
mineral com uma química na redução da expansão devido a RAS. Ensaios de resistência
à compressão e trabalhabilidade foram realizados também buscando algum efeito do
LiNO
3
nestas propriedades. Os resultados do ensaio ASTM C-1260 indicaram que as
adições de lítio foram efetivas na redução da expansão para os dois tipos de agregados
reativos, sendo que para as condições e materiais utilizados na presente pesquisa foi
necessário uma de adição de LiNO
3
com relação molar (Li
2
O/Na
2
O
eq
) de 7,00 para
reduzir a expansão ao valor aceitável pela norma de 0,10% aos 16 dias. Foi observado
também intensidades de redução da expansão diferentes entre os dois tipos de agregados
estudados devido a diferença de reatividade dos mesmos. Verificou-se um limite de
adição de lítio para o basalto, onde não havia mais redução significativa de expansão
com o aumento da dosagem de adição. Observou-se também que as misturas contendo
LiNO
3
reduziram a expansão ao longo dos 30 dias, enquanto nas misturas contendo FA
a expansão continuou a aumentar ao longo do teste. Os ensaios de condição de
trabalhabilidade e de resistência à compressão mostraram que o LiNO
3
não afeta
consideravelmente estas propriedades.
Palavras-chave: Reação Álcali-Agregado; expansão; compostos de lítio; argamassa.
ABSTRACT
SILVA, D. J. F. Study of effects of lithium nitrate on expansion of mortars
subjected to alkali-silica reaction . Ilha Solteira, 2007. 96f. Dissertation (Master’s
Degree Civil Engineering) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil,
Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, 2007.
Lithium compounds have been shown satisfactory results for the reduction of the
expansion due to alkali-silica reaction (ASR), but there are many doubts about its
mechanisms of action. The present research evaluated the effects of a chemical addition
to lithium nitrate based (LiNO
3
) on the reduction of expansion associated with ASR,
utilizing several dosages. For the study of the effects of the LiNO
3
on the ASR it was
used the accelerated mortar bar method (ASTM C-1260), with two kinds of reactivate
aggregate. Mortar bars were molded also with a mineral addition of fly ash based (FA)
with the objective to compare the effects of a mineral addition with a chemistry on the
expansion due ASR. Compressive strength and consistence index tests had been carried
also for searching some effects of the LiNO
3
at these properties. The results from
ASTM C-1260 showed that the addition of LiNO
3
were effective on the expansion
reduction for two kinds of reactive aggregate, which current conditions and materials on
this research required a LiNO
3
addition with (Li/Na
eq
) of 7,00 molar ratio to decrease
the expansion to an acceptable value of 0,10% on 16 days. Also, the intensity of the
expansion reduction was observed between two kinds of studied aggregates by their
reactivity difference. A lithium additive upper bound was verified for the basalt, where
it did not have more significant reduction of expansion with the increase of the dosage
of addition. Also, was observed that admixtures that contained LiNO
3
have reduced the
expansion trough 30 days, while on the admixtures that contained FA the expansion
grew up. The results obtained for the compressive strength and consistence index tests
showed no significant differences between mixtures with and without LiNO
3
admixture.
Key-words: Alkali-aggregate reaction; expansion; lithium composed; mortar.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Fissuração em mapa causada pela RAA no Pilar do vertedouro da Barragem
UHE Furnas (LOPES, 2004) ........................................................................................... 17
Figura 2 – Fissuras e trincas típicas de expansão, induzidas pela RAA em um dos blocos
da Ponte Paulo Guerra em Recife – PE (ANDRADE, 2006) .......................................... 17
Figura 3 – Vista superior da fundação de um pilar sobre ação deletéria da RAA de um
edifício da Região do Grande Recife – PE (PECCHIO et al., 2006) .............................. 18
Figura 4 – Fissuração em forma de mapa (ANDRADE, 1997)....................................... 23
Figura 5 – Gel exsudado a partir de um fissura na superfície de uma estrutura de
concreto (HASPARYK et al., 2006) ............................................................................... 23
Figura 6 – Bordas de reação visíveis em torno do agregado graúdo (ANDRADE, 2006)
......................................................................................................................................... 24
Figura 7 – Fotomicrografia tirada ao microscópio de luz transmitida na qual se observa
um poro (P) preenchido por gel (PECCHIO et al., 2006) ............................................... 24
Figura 8 – Microfissuração da argamassa com preenchimento do gel (LOPES, 2004)...25
Figura 9 - Fluxograma das atividades do Programa Experimental ................................ 44
Figura 10 - Fôrma e barra de argamassa ......................................................................... 49
Figura 11 - Equipamento para medição de barra de argamassa ..................................... 50
Figura 22 - Recipiente de estocagem das barras ............................................................. 50
Figura 13 – Comportamento expansivo das barras de argamassa de referência dos dois
agregados utilizados ........................................................................................................ 55
Figura 34 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
para o Basalto
......................................................................................................................................... 57
Figura 15 – Variações na expansão das barras de argamassa para diferentes dosagens de
LiNO
3
para o Basalto aos 16 dias ................................................................................... 57
Figura 16 – Variações na expansão das barras de argamassa para diferentes dosagens de
LiNO
3
para o Basalto aos 30 dias ................................................................................... 58
Figura 47 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
para o Seixo
......................................................................................................................................... 61
Figura 18 – Variações na expansão das barras de argamassa para diferentes dosagens de
LiNO
3
para o Seixo aos 16 dias ...................................................................................... 61
Figura 19 – Variações na expansão das barras de argamassa para diferentes dosagens de
LiNO
3
para o Seixo aos 30 dias ...................................................................................... 62
Figura 20 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
para o Basalto
......................................................................................................................................... 64
Figura 21 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
para o Seixo
......................................................................................................................................... 64
Figura 22 – Resistência à compressão média dos corpos-de-prova ao longo do tempo
......................................................................................................................................... 67
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Composição dos minerais relacionados com a RAA ..................................... 31
Tabela 2 – Teores de adições minerais normalmente empregadas .................................. 36
Tabela 3 – Resumo de pesquisas encontradas relacionadas à dosagem de lítio na
redução da expansão devido a RAS ................................................................................ 42
Tabela 4 – Análise físico-química do cimento CP V – ARI – PLUS ............................. 45
Tabela 5 – Análise físico-química da cinza volante ........................................................ 46
Tabela 6 – Características do Basalto procedente da Pedreira Três Irmãos de Andradina
– SP .................................................................................................................................. 47
Tabela 7 – Características do Seixo procedente do Porto N. Sra. Aparecida de Três
Lagoas – MS .................................................................................................................... 47
Tabela 8 – Ensaios que serão realizados no programa experimental .............................. 48
Tabela 9 – Quantidade dos materiais componentes das barras de argamassa (3 barras)
........................................................................................................................................ .51
Tabela 10 – Quantidade dos materiais componentes das barras de argamassa (3 barras)
moldadas com cinza volante para os agregados utilizados ............................................. 52
Tabela 11 – Quantidade dos materiais componentes dos corpos-de-prova moldados ... 53
Tabela 12 – Expansões (%) obtidas para o Basalto Três Irmãos e para o
Seixo
Nossa
Sra. Aparecida, método acelerado ................................................................................... 55
Tabela 13 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
para o Basalto Três Irmãos ................................................................... 58
Tabela 14 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
para o
Seixo
Nossa Sra. Aparecida ..................................................... 62
Tabela 15 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
e FA para o Basalto .............................................................................. 65
Tabela 16 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
e FA para o
Seixo
................................................................................ 65
Tabela 17 – Condição de Trabalhabilidade de argamassa moldadas com/sem adição de
LiNO
3
............................................................................................................................. 66
Tabela 18 – Resistência à compressão dos corpos-de-prova (CP) de argamassa
moldadas com/sem LiNO
3
.............................................................................................. 67
LISTA DE ABREVIATURAS
Agr. - agregado
CESP - Companhia Energética de São Paulo
Cim. - cimento
CP - corpo-de-prova
Dens. abs. - densidade absoluta
Equiv. Alc. - equivalente alcalino
Exp. - expansão
FA - fly ash
Li/Na
eq
- relação molar Li
2
O/
Na
2
O
e
MEV - microscópio eletrônico de varredura
Na
2
O
eq
- equivalente alcalino
RAC - reação álcali-carbonato
RAA - reação álcali-agregado
RAS - reação álcali-sílica
P - poro
PE - Pernambuco
RM - relação molar
Superf. Espc. - superfície específica
UHE - Usina Hidroelétrica
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................... 16
1.1. IMPORTÂNCIA E RELEVÂNCIA DA PESQUISA ......................... 16
1.2. OBJETIVOS DA PESQUISA.............................................................. 19
1.2.1. Objetivo geral .................................................................................. 19
1.2.2. Objetivos Específicos ...................................................................... 19
1.3. ESTRUTURA DA PESQUISA ........................................................... 20
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................. 20
2.1. REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO ...................................................... 20
2.2. PROCESSO QUÍMICO DA RAA ....................................................... 31
2.2.1. Processo Químico da Reação Álcali-Sílica (RAS) ........................ 31
2.2.2. Processo Químico da Reação Álcali-Silicato ................................ 33
2.2.3. Processo Químico da Reação Álcali-Carbonato (RAC) .............. 34
2.3. ADIÇÕES MINERAIS NA RAA ........................................................ 35
2.4. ADIÇÕES QUÍMICAS NA RAS ........................................................ 37
2.5. CONSIDERAÇÕES SOBRE A REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........ 43
3. PROGRAMA EXPERIMENTAL ....................................................... 43
3.1. PANORAMA GERAL ......................................................................... 43
3.2. MATERIAIS E CARACTERIZAÇÃO ............................................... 44
3.3. PLANEJAMENTO DOS EXPERIMENTOS ...................................... 47
3.4. ENSAIO DE EXPANSÃO DA ARGAMASSA PELO MÉTODO
ACELERADO ............................................................................................. 48
3.5. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ..................................................... 52
3.6. CONDIÇÃO DE TRABALHABILIDADE......................................... 53
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................... 54
4.1. ENSAIO DE EXPANSÃO PELO MÉTODO ACELERADO ............ 54
4.1.1. Expansão das Barras de Argamassa de Controle Preparadas sem
a Adição de LiNO
3
..................................................................................... 54
4.1.2. Expansão das Barras de Argamassa com Adição de LiNO
3
para
o Basalto da Pedreira Três Irmãos .......................................................... 56
4.1.3. Expansão das Barras de Argamassa com Adição de LiNO
3
para
o Seixo P. Nossa Sra. De Aparecida ......................................................... 60
4.1.4. Comparação dos Efeitos do LiNO
3
com o Cinza Volante na
reação álcali-sílica ..................................................................................... 63
4.2. CONDIÇÃO DE TRABALHABILIDADE E RESISTÊNCIA À
COMPRESSÃO .......................................................................................... 66
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................... 68
5.1. CONCLUSÕES .................................................................................... 68
5.2. SUJESTÕES ......................................................................................... 70
REFERÊNCIAS ........................................................................................ 71
APÊNDICE A – Dados da granulometria dos agregados ........................... 76
APÊNDICE B – Dados de expansão pelo método da ASTM C-1260 do
Basalto da Pedreira Três Irmãos ................................................................. 78
APÊNDICE C – Dados de expansão pelo método da ASTM C-1260 do
Seixo do P. Nossa Sra. de Aparecida .......................................................... 89
16
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
1. INTRODUÇÃO
1.1. IMPORTÂNCIA E RELEVÂNCIA DA PESQUISA
Grandes avanços tecnológicos foram feitos visando garantir a segurança,
qualidade e durabilidade de estruturas de concreto em geral incluindo as de grande
porte. O estudo nas fases de viabilidade, projeto básico e no acompanhamento da
construção de um empreendimento devem ser feitos de maneira a evitar qualquer tipo
de patologia que afete a sua vida útil. Várias questões já foram resolvidas com pesquisas
realizadas com o concreto, porém algumas questões ligadas ao processo de deterioração
do concreto ainda não foram esclarecidas. A reação álcali-agregado (RAA) é um dos
processos que afetam a durabilidade do concreto que ainda não tem uma maneira
totalmente eficiente e econômica de se combater, uma vez instalada no concreto. Este
fenômeno patológico tem sido motivo de várias pesquisas, em diversas partes do
mundo, buscando soluções seguras e viáveis tanto nas etapas de dosagem do concreto
quanto no controle da ação deletéria da RAA já instalado no concreto.
O estudo da RAA iniciou-se em 1940, por Stanton, o qual demonstrou que a
causa primária de deterioração de diversas estruturas construídas na Califórnia, Estados
Unidos, entre 1920 a 1930, foi causada por fissuras e expansões associadas à RAA,
desde então, fissuras em concreto provocadas pela RAA foram encontradas em muitos
outros países (RAMACHANDRAN, 1998). As obras em contato direto com a água ou
elevada umidade são as mais suscetíveis a apresentarem este tipo de problema, sendo as
estruturas deterioradas dos mais variados tipos: barragens, pontes, pavimentos, quebra
mar, píer e fundações de concreto.
Hoje, no meio técnico, já existe relatos de mais de 140 barragens afetadas pela
RAA (HASPARYK, 2005). Várias obras no Brasil e no mundo têm sofrido processo de
deterioração em virtude da reação álcali-agregado, sendo que em alguns casos o mesmo
tornou-se irreversível levando à inutilização da estrutura. No Brasil é cada vez maior o
número de casos catalogados de ocorrência da RAA em estruturas de concreto como
barragens (Figura 1), pontes (Figura 2) e obras onde o concreto tem contado intenso e
permanente com a água. Atualmente foram constatados casos da ocorrência da RAA em
blocos de concreto de fundações (Figura 3) em algumas edificações do país.
17
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Figura 1 - Fissuração em mapa causada pela RAA no Pilar do vertedouro da Barragem
UHE Furnas (LOPES, 2004)
Figura 2 - Fissuras e trincas típicas de expansão, induzidas pela RAA em um dos blocos
da Ponte Paulo Guerra em Recife – PE (ANDRADE, 2006)
18
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Figura 3 - Vista superior da fundação de um pilar sobre ação deletéria da RAA de um
edifício da Região do Grande Recife – PE (PECCHIO et al., 2006)
Dada a dificuldade de controle da ação deletéria da RAA já instalada no
concreto, a melhor maneira de prevenção da RAA seria evitar sua ocorrência antes da
construção de um empreendimento. Realizar estudos prévios para conhecer as
características dos materiais componentes do concreto pode reduzir a possibilidade de
ocorrência da RAA adotando medidas que atenuem as condições favoráveis à sua
ocorrência.
Na dificuldade de substituição dos materiais componentes de um concreto
suscetível a ocorrência da RAA de um novo empreendimento, a melhor medida de
prevenção para que a reação não ocorra ou não venha comprometer a qualidade do
concreto é a utilização de adições. As adições minerais já estão sendo empregadas em
muitas construções de concreto de modo a prevenir a RAA, porém nem todas as adições
minerais são igualmente efetivas neste papel e a quantia destas adições no controle da
RAA pode não ser aceitável por outras razões. Outra alternativa de prevenção da RAA
seria o uso de adições químicas no concreto, que é o assunto deste trabalho. Com o
intuito de estudar um dos diferentes tipos de adições, de modo a fornecer alternativas de
prevenção da RAA, a presente pesquisa é proposta.
19
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
1.2. OBJETIVOS DA PESQUISA
1.2.1. Objetivo Geral
A presente pesquisa tem o objetivo geral de contribuir para o entendimento do
efeito de uma adição química na redução da expansão devido a RAS através da análise
de expansão de barras de argamassa sujeitas a RAS utilizando dois tipos de agregados
reativos e também comparar com os efeitos de redução da expansão de barras de
argamassa moldadas com uma adição mineral utilizando os mesmos agregados reativos.
1.2.2. Objetivos Específicos
a) Avaliar a redução no comportamento expansivo de barras de argamassas
moldadas em laboratório sujeitas a RAS contendo uma adição química a
base de nitrato de lítio pelo método acelerado das barras de argamassa;
b) Comparar os efeitos das mesmas dosagens de nitrato de lítio na redução da
expansão associada a RAS entre dois tipos de agregados reativos;
c) Comparar os efeitos na redução da expansão de barras de argamassas
moldadas em laboratório sujeitas a RAS entre uma adição química a base de
nitrato de lítio e uma adição mineral a base de cinza volante;
d) Avaliar os efeitos do nitrato de lítio nas propriedades de argamassa como as
condições de trabalhabilidade e resistência à compressão;
e) A partir dos resultados obtidos nos itens anteriores, e com o aprofundamento
do conhecimento dos mecanismos envolvidos na RAS, chegar no melhor
entendimento sobre os efeitos do nitrato de lítio na redução da expansão de
argamassas sujeitas a RAS.
20
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
1.3. ESTRUTURA DA PESQUISA
A dissertação foi desenvolvida em cinco capítulos.
O primeiro capítulo apresenta a introdução ao assunto, a importância e
relevância do tema estudado, os objetivos, e a estrutura da pesquisa.
O segundo capítulo apresenta a revisão bibliográfica sobre a reação álcali-
agregado, abordando-se aspectos tais como: como esta se desenvolve e quais são os
tipos de reação, parâmetros que influenciam na reação, os métodos de investigação, os
processos químicos da RAA e o efeito das adições minerais e químicas na RAS.
O terceiro apresenta o programa experimental utilizado na pesquisa, os materiais
empregados e o planejamento dos experimentos, assim como a metodologia
desenvolvida.
O capítulo quatro apresenta a análise e discussão de todos os resultados obtidos
nos ensaios experimentais bem como as correlações entre os resultados realizados.
As conclusões resultantes da discussão realizada no capítulo anterior estão
relatadas no capítulo cinco juntamente com as considerações finais.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
A reação álcali-agregado é um fenômeno patológico que ocorre internamente
nas estruturas de concreto pela reação química entre alguns constituintes mineralógicos
contidos nos agregados e os hidróxidos alcalinos (proveniente principalmente do
cimento e de outras fontes como, por exemplo, água de amassamento, agregados,
pozolanas, agentes externos), liberados no processo de hidratação do cimento Portland,
que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto. A reação resulta na formação
de um gel higroscópico expansivo, com grande potencial de absorver água, que passa a
ocupar os poros do concreto sofrendo aumento de volume na presença de água. Uma
21
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
vez preenchido o volume dos poros, o gel promove o surgimento de pressões
intersticiais que podem causar fissuras e ocasionar deslocamentos nas estruturas de
concreto desencadeando problemas tanto de nível estrutural quanto operacional.
Dependendo da taxa de crescimento do gel, as tensões podem ser dissipadas ou
não. Uma taxa de crescimento lenta pode permitir que o gel migre ao longo do concreto,
dissipando as tensões. Já uma taxa de crescimento rápida pode provocar tensões internas
capazes de causar fissuras e expansão do gel (HASPARYK et al., 2006). Quando as
tensões hidráulicas, causadas pela expansão do gel, exceder a resistência de ruptura à
tração da pasta e do concreto, a massa de concreto sofrerá uma microfissuração intensa,
perdendo resistência mecânica, diminuindo sua durabilidade.
No período evolutivo da RAA, ao longo do tempo, verifica-se a existência de
três fases (CARRAZEDO, 2004):
• 1º período: ocorre a formação dos produtos da reação (gel) nos poros do
concreto , tornando-o saturado pelos mesmos, não ocorrendo expansões;
• 2º período: ao absorver água, ocorre a expansão do gel. Envolto pela pasta de
cimento, e sem poder migrar através dela, começa, então, a exercer pressões
hidráulicas e expansão do concreto; e
• 3º período: ocorre extinção dos minerais reativos encerrando a formação do
gel e conseqüente estabilização do processo expansivo.
Desde a sua descoberta, a mais de 60 anos (STANTON, 1940), vários
pesquisadores passaram a estudar esse fenômeno patológico, em diversas partes do
mundo, tentando entender o processo químico envolvido, fazendo a identificação dos
minerais reativos, buscando soluções seguras e viáveis para a etapa de dosagem do
concreto e controle da ação deletéria de estruturas afetadas por essa patologia.
A manifestação da RAA pode se dar de várias formas, desde expansões,
movimentações diferenciais nas estruturas e fissurações, exsudação do gel e redução das
propriedades mecânicas e da vida útil da estrutura. A RAA pode não ser a causa
principal da deterioração estrutural prematura, mas pode ser catalisadora de outras
formas de deterioração, pois as fissuras causadas por este fenômeno facilitam a
possibilidade de entrada de agentes agressivos à armadura, acelerando a evolução da
corrosão, e ao próprio concreto. As fissuras nas estruturas hidráulicas podem conduzir
ainda a perda de estanqueidade, a lixiviação e redução do módulo de elasticidade do
concreto, aumentando as deformações (CAVALCANTE, 2005).
22
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
As propriedades mecânicas do concreto são afetadas de maneiras distintas pela
RAA, como segue (ALMEIDA et al., 2006; HASPARYK et al., 2006):
• Geralmente ocorre um ganho de resistência devido a colmatação dos poros
pelos produtos neoformados, entretanto, em níveis maiores de deterioração do
concreto, a resistência pode cair;
• Medidas de resistência à tração já apresentaram perdas entre 40 a 80%; e
• O módulo de elasticidade do concreto é o mais afetado pela RAA, até para
expansões relativamente baixas.
As expansões causadas pela RAA podem ser observadas em diferentes idades a
partir de sua instalação, dependendo das condições de exposição das estruturas de
concreto e do grau de reatividade do agregado. Como a RAA isoladamente se
desenvolve ao longo de anos, este fenômeno não leva uma estrutura de concreto a um
colapso repentino, permitindo a tomada de medidas corretivas antes que possa ocorrer
um acidente. A realização de inspeções periódicas na estrutura torna-se muito
importante nesse caso (CAVALCANTE, 2005).
Segundo Silveira (1996), as manifestações mais comuns verificadas em
estruturas de concreto atacadas são:
• Fissuras desordenadas na superfície do concreto apresentando um modelo
típico na forma de mapa (Figura 4);
• Presença de mancha e exsudação do gel (Figura 5);
• Agregados graúdos com bordas de reação (Figura 6);
• Poros do concreto preenchidos total ou parcialmente esbranquiçado com
composição do gel (Figura 7); e
• Microfissuração da argamassa com preenchimento do gel (Figura 8).
23
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Figura 4 - Fissuração em forma de mapa (ANDRADE, 1997)
Figura 5 - Gel exsudado a partir de uma fissura na superfície de uma estrutura de
concreto (HASPARYK et al., 2006)
24
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Figura 6 - Bordas de reação visíveis em torno do agregado graúdo (ANDRADE, 2006)
P
Figura 7 - Fotomicrografia tirada ao microscópio de luz transmitida na qual se observa
um poro (P) preenchido por gel (PECCHIO et al., 2006)
25
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Formação
Agregado do gel
Fissura
Água dos
Poros
Figura 8 - Microfissuração da argamassa com preenchimento do gel (LOPES,
2004)
Três tipos de reação álcali-agregado podem ocorrer no concreto, em função do
tipo e mineralogia do agregado reativo envolvido, como:
• Reação Álcali-sílica (RAS);
• Reação Álcali-silicato; e
• Reação Álcali-carbonato (RAC).
A reação álcali-sílica (RAS) é a RAA predominante e este fenômeno particular
tem sido mais examinado e é melhor compreendido, sendo a que normalmente ocorre
mais rapidamente, em função das formas minerais de sílica reativa envolvidas. Envolve
a presença de opala ou sílica amorfa, calcedônea, cristobalita, tridimita, vidros naturais e
artificiais e quartzo microcristalino/criptocristalino e deformado (HASPARYK, 2005).
Já a reação álcali-silicato possui o mesmo princípio da reação álcali-sílica,
porém ocorre mais lentamente uma vez que os minerais reativos estão mais
disseminados na matriz. Os minerais envolvidos são alguns tipos de silicatos presentes
em rochas sedimentares (argilitos, siltitos e grauvacas), metamórficas (ardósias, filitos,
xistos, gnaisses, granulitos, quartzitos e hornfels) e ígneas (granitos). Os minerais
envolvidos na reação álcali-silicato mais mencionados são os expansivos do grupo dos
filossilicatos como a vermiculita, ilita e montmorilonita. Nesta classificação também
são destacados os feldspatos alcalinos e alguns minerais presentes nos folhelhos
argilosos (HASPARYK, 2005).
26
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
A reação álcali-carbonato ocorre com menos freqüência, portanto é pouco
estudada, e é completamente diferente da RAS e da reação álcali-silicato. Ocorre entre
certos calcários dolomiticos e as soluções alcalinas presentes nos poros do concreto
promovendo a formação da brucita (Mg(OH)
2
), processo conhecido como
desdolomitização, e regeneração de hidróxidos alcalinos. Nesta reação não ocorre à
formação do gel, os produtos formados na reação ocupam maior volume que aquele
ocupado pela dolomita, gerando fissurações e o enfraquecimento da zona de transição
(HASPARYK, 2005). Não existe relatos desta reação no Brasil, mas em alguns países
africanos esta reação é a RAA predominante.
As condições em que ocorrem a RAA são ainda pouco conhecidas, uma vez que
pode ocorrer a interação de vários fatores que podem acelerar ou inibir a reação. As
condições necessárias para que as RAA se iniciem e se desenvolvam no concreto e
como esses fatores influenciam a reação são:
• Teor de álcalis no concreto: quanto maiores o teor de álcalis do cimento e o
consumo de cimento no concreto, maiores serão as expansões (HASPARYK,
2005). O cimento é tido como a principal fonte de álcalis no concreto, mais é
importante considerar que pode haver outras fontes de álcalis como água de
amassamento, agregados, adições minerais, aditivos e agentes externos.
Assim sendo, é preciso determinar o conteúdo total de álcalis ao qual o
concreto está exposto. O teor de álcalis afeta somente as reações álcali-sílica e
álcali-silicato, pois os álcalis formam o gel expansivo produto de suas reações
com o agregado. A reação álcali-carbonato precisa apenas de uma quantidade
mínima de álcalis para reagir, pois são apenas catalisadores da reação de
desdolomitização e são regenerados, não fazendo parte do produto final da
reação;
• Tipo e tamanho dos agregados reativos: há uma tendência de expansão em
argamassas contendo maior quantidade de partículas finas que naquelas com
quantidades menores ou similares de partículas maiores (VIVIAN, 1951). O
grau de reatividade de um agregado está ligado diretamente à velocidade em
que as reações ocorrem, assim como o tipo de reação que há de ocorrer. Em
ordem decrescente de reatividade encontram-se os minerais com estrutura
amorfa (opala e vidro), microcristalina a criptocristalina (calcedônia),
27
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
metaestável (tridimita e cristobalita) e cristalina (quartzo e feldspato
deformados e filossilicatos alterados) (HASPARYK, 2005);
• Proporção de cimento e de agregado: como a alcalinidade nos poros do
concreto é proveniente do cimento e os minerais reativos estão contidos no
agregado, a proporção de cimento e de agregado influencia na intensidade da
reação, uma vez que age diretamente no teor de álcalis disponíveis e na
quantidade da fase mineralógica (ANDRADE, 1997).
• Porosidade: influência na circulação de água e do gel no interior do concreto,
limitando sua mobilidade. A baixa porosidade pode impedir a expansão do
gel e até sua formação, pois este necessita de íons hidroxila. Já um concreto
com alta porosidade, por mais que o gel expanda, teria espaço, não exercendo
as pressões internas responsáveis pelas fissuras e expansões do concreto
(CARRAZEDO, 2004).
• Tensões confinantes: limita a livre expansão do concreto, podendo até
suprimi-la. Uma carga de compressão reduz a expansão na direção de
aplicação, assim como uma carga de tração auxilia a expansão na mesma
direção (CARRAZEDO, 2004).
• Umidade: a água é necessária para solubilizar os íons alcalinos. Então, para
que ocorra a ação deletéria, é necessário ter diluída, nos poros do concreto,
água proveniente de alguma fonte. Devido ao fato de a umidade ser um dos
fatores determinantes da existência da RAA, as obras hidráulicas são as mais
suscetíveis de apresentarem esse tipo de problema. Em ambientes com
umidade relativa acima de 80% a 85% ocorre expansão. Por outro lado, além
dos agregados reativos e dos álcalis em concentração suficiente, é necessário
que haja água ou elevada umidade para que ocorra a RAA (HASPARYK,
2005);
• Temperatura: a elevação da temperatura acelera a RAA e a formação do gel,
pois aumenta a solubilidade da sílica e diminui a solubilidade do Ca(OH)
2.
Portanto quanto maior a temperatura ambiente, mais rapidamente ocorrerá a
reação. Isto pode ser explicado em função da maioria das reações químicas
serem sensíveis à temperatura (HASPARYK, 2005).
28
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
A realização de estudos prévios para conhecer as características dos materiais
componentes do concreto pode reduzir a possibilidade de ocorrência da RAA quando
adotadas medidas que atenuem as condições favoráveis à sua ocorrência, evitando
possíveis danos às estruturas de concreto. Os estudos para verificação da reatividade do
agregado e suas respectivas normas são:
• Análise petrográfica (ASTM C-295): é o primeiro passo para verificar as
potencialidades reativas do agregado, pois mostra a composição
mineralógica, ou seja, a presença ou não de constituintes do agregado
suscetíveis aos álcalis do cimento e seu potencial;
• Método químico (ASTM C-289 e NBR 9774): avalia a reatividade potencial
do agregado em função da concentração de sílica dissolvida e da redução de
alcalinidade, colocando o agregado imerso em solução de hidróxido de sódio
1 N a 80°C, durante 24 horas. Os resultados são plotados em um gráfico,
onde o agregado é classificado como inócuo, deletério ou potencialmente
deletério;
• Caracterização química do cimento (NBR 5747): deve ser feita pra
verificar o teor de álcalis contido no cimento. Segundo a ASTM C-150, para
que um cimento tenha um baixo teor de álcalis seu equivalente alcalino
(%Na
2
O + 0,658 x %K
2
O) não deve exceder 0,60%. No entanto, experiências
mostraram que esta limitação por si só não assegura a ausência de reação
expansiva. Há quem considere esse limite muito elevado e sugira 0,4%
(ALMEIDA et al.,2006);
• Método acelerado das barras de argamassa (ASTM C-1260): este método
estuda o conjunto agregado-aglomerante tornando possível, em curto prazo
(16 a 30 dias), a análise do comportamento dos agregados em face da
reatividade potencial e o estudo de alternativas para combater uma eventual
expansibilidade. Este método investiga a RAA através da variação de
comprimento de barras de argamassa estocadas em solução de hidróxido de
sódio 1 N a 80ºC. De acordo com a norma, expansões inferiores a 0,10% aos
16 dias após a modelagem e um indicativo de comportamento inócuo do
agregado, expansões entre 0,10% e 0,20%, para 16 dias após a modelagem é
um indicativo da presença de agregados parcialmente reativo, sendo
necessário para estes agregados à realização de testes complementares para
29
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
confirmar o potencial reativo dos mesmos, levando o ensaio até 30 dias. Para
expansões superiores a 0,20 %, para 16 dias após a modelagem o agregado é
considerado potencialmente deletério; e
• Método dos prismas de concreto (ASTM C-1293): outro método que
investiga o conjunto agregado-aglomerante medindo a variação do
comprimento de prismas de concreto submetidos a um ambiente de elevada
umidade, a 38ºC. O limite de expansão é de 0,04%, sendo a desvantagem
desse método o longo período de ensaio de 365 dias, o que o torna ineficiente
em situações dinâmicas. Uma adaptação do método dos prismas de concreto
foi feita por Grosbois e Fontaine (2000), aumentando a temperatura de
confinamento dos prismas para 60ºC, reduzindo o período de ensaio,
propondo o mesmo limite na idade de 91 dias.
No caso do estudo do agregado apresentar reatividade, a medida preventiva mais
segura seria a substituição total ou parcial do agregado potencialmente reativo por
outro, inócuo, o que não é viável, prático e econômico. Existem diversas medidas
preventivas a serem tomadas para que e a reação não ocorra ou não venha comprometer
a qualidade do concreto, e dependerá apenas da disponibilidade de recursos e de um
estudo da relação custo-benefício. Estas medidas preventivas são:
• Utilizar cimentos com baixo teor de álcalis (Na
2
O equivalente na ordem de
0,6%), ou limitar o conteúdo de álcalis no concreto entre 1,8 e 3 kg/m³ de
Na
2
O equivalente, pode minimizar ou mesmo eliminar o problema,
dependendo da reatividade do agregado, da vida útil prevista para a estrutura
e as condições de exposição do concreto. Esta medida pode não ser efetiva
contra as reações álcali-carbonato, pois a reação precisa apenas de uma
quantidade mínima de álcalis para reagir, pois os álcalis são apenas
catalisadores da reação de desdolomitização e são regenerados, não fazendo
parte do produto final da reação;
• Fazer uso de adições minerais, substituindo parte do cimento por sílica ativa,
metacaulim, cinza volante, cinza de casca de arroz, escória granulada de alto-
forno e pozolanas naturais, adicionados ao concreto na própria obra, em
teores compatíveis e previamente estudados em conjunto com o agregado
30
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
reativo com o objetivo de verificar a melhor opção na inibição ou redução das
expansões causadas pela RAA; e
• Uso de aditivos químicos adicionados durante o amassamento do concreto. A
adições químicas mostraram reduzir as expansões associadas a RAS, mas
ainda existe muitas dúvidas a serem esclarecidas sobre seus mecanismos de
ação, sendo este o objeto de estudos e pesquisas.
Com vários estudos e pesquisas já realizados, há conhecimento, materiais,
procedimentos e capacitação laboratorial instalada para analisar previamente os
agregados e prevenir a instalação desse fenômeno em novos empreendimentos.
Infelizmente ainda não existe uma maneira totalmente eficiente e econômica de
combater a reação e suas expansões uma vez instalada no concreto, sendo este o
objetivo de pesquisas efetuadas em todo o mundo. Havendo a necessidade de recuperar
uma estrutura com RAA instalada, um estudo detalhado de cada caso será requerido.
Algumas medidas podem ser tomadas em estruturas deterioradas, que já
apresentam o fenômeno da RAA instalado, para minimizar suas conseqüências e podem
ser tomadas em conjunto dependendo de cada situação, a saber (HASPARYK, 2005):
• Limitar o acesso da água e umidade através da aplicação de agentes
hidrófobos (impregnantes/penetrantes), selantes, por meio de pinturas, por
exemplo, ou impermeabilizantes com membranas;
• Tratamentos químicos com injeção de sais de lítio de modo a reduzir a
velocidade das reações. Essa medida ainda é objeto de estudos e pesquisas;
• Reforços estruturais, com o objetivo de restringir as deformações por meio de
encapsulamento com concreto armado e/ou aplicar tensões com protensão;
• Aliviar as tensões realizando cortes na estruturas pela abertura de juntas de
expansão liberando as deformações em determinadas direções; e
• Substituição do concreto afetado pela RAA, medida mais segura, embora
raramente aceitável do ponto de vista econômico.
Como ainda não são conhecidas maneiras totalmente eficientes e econômicas de
se corrigir definitivamente uma estrutura afetada pela RAA, o monitoramento adequado
e acompanhamento do desempenho da estrutura afetada são fundamentais para qualquer
solução de recuperação adotada, durante o restante de sua vida útil.
31
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
2.2. PROCESSO QUÍMICO DA RAA
Os mecanismos de expansão diferem para cada tipo de reação, como será
explicado a seguir, mas todos envolvem de uma forma ou de outra, os álcalis liberado
na hidratação do cimento e os componentes mineralógicos reativos do agregado.
Na Tabela 1 são apresentados os minerais reativos mais comuns e qual o tipo de
reação que cada um provoca (CARRAZEDO, 2004).
Tabela 1 – Composição dos minerais relacionados com a RAA
Mineral Reativo
Composição Química
Reativa
Natureza da Reação
Quartzo Deformado SiO
2
Álcali-silicato
Opala SiO
2
.H
2
O Álcali-sílica
Calcedônia SiO
2
Álcali-sílica
Tridimita/Cristobalita SiO
2
Álcali-sílica
Vidros
Silicosos com Al
2
O
3
e
Fe
2
O
3
Álcali-sílica
Calcita e Dolomita CaMg (CO
3
)
2
Álcali-carbonato
2.2.1. Processo Químico da Reação Álcali-Sílica (RAS)
O Potássio (K) e o sódio (Na) são os únicos elementos dos metais alcalinos que
são encontrados na solução dos poros do concreto em concentrações apreciáveis. Juntos,
os óxidos destes metais, Na
2
O e K
2
O, são referidos genericamente como “os álcalis”
dentro da indústria do concreto. Álcalis podem ser introduzidos no concreto
principalmente pelo cimento e também, em alguns casos, pelos agregados, aditivos
químicos, água e adições minerais. Durante a hidratação do cimento, na solução dos
poros do concreto, ocorre a dissociação dos óxidos como mostrado nas equações (2.1) e
(2.2):
32
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
(2.1)
(2.2)
liberando hidróxidos alcalinos, dando uma concentração suficiente de íons hidroxila
(OH
-
), tornando o fluido dos poros do concreto fortemente básico, com um ph
alcançando valores entre 12,5 a 13,5 (MONTEIRO; KURTIS, 2003).
O ataque da álcali-sílica no concreto é iniciado pela dissolução de silicatos
presentes no agregado, cuja fase mineralógica contenha sílica amorfa tais como opala,
calcedônea, cristobalita e tridimita, certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e
artificiais. Dent Glasser e Kataoka (1981) identificaram dois mecanismos que constitui a
dissolução da sílica no ambiente do concreto (MONTEIRO; KURTIS, 2003):
• Inicialmente os íons hidroxila (OH
-
), dissociados na solução alcalina, atacam
as ligações do grupo silanol (Si-OH), presente na superfície da sílica,
modificando sua estrutura e liberando água. Concomitantemente, ocorre a
associação dos íons metálicos alcalinos (Na e K) à estrutura, desbalanceado
negativamente pelo SiO
-
, formando o gel de silicato alcalino, conforme
representado nas equações (2.3) e (2.4):
(2.3)
(2.4)
• As ligações do grupo siloxano (Si-O-Si) também são atacadas, em um
segundo estágio, pelos íons hidroxila (OH
-
), provocando a ruptura delas e
substituindo-o por pares de SiO
-
, propiciando a absorção de água e íons
metálicos alcalinos, ficando em solução H
2
SiO
4
(ácido ortossilícico),
conforme a equação (2.5):
(2.5)
33
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Enquanto a solubilidade da sílica é aumentada na solução dos poros do concreto
que são fortemente alcalinos, um ponto de saturação será alcançado, porque a difusão
no concreto é limitada. Uma vez que esse ponto foi alcançado em um ambiente local,
ocorre a repolimerização da sílica dissolvida em um produto de gel que contém sílica,
água, álcalis, e outros íons em concentrações variadas. As moléculas aquosas migram
para o gel sílico-alcalino, através de osmose, mas não deste para a solução. Assim, ao
absorver grande quantidade de água, aumenta de volume e envolta pela pasta de
cimento e, sem poder migrar através dela, começa a exercer pressões hidráulicas
suficientes para danificar o concreto. Enquanto os mecanismos de expansão do gel da
RAS são incompletamente compreendidos, a pressão gerada pode superar a resistência a
ruptura à tração da pasta e do concreto, causando fissuras internas e externas no
concreto e expansões na estrutura (MONTEIRO; KURTIS, 2003).
Dependendo da concentração de cálcio e de álcalis, o gel formado pode ser ou
não expansivo. Desta forma, quando a concentração de cálcio for superior a de álcalis,
haverá a formação de um gel não expansivo de cal-álcali-sílica. Por outro lado, se a
concentração de álcalis é maior, haverá a formação de um gel de álcali-sílica com
propriedades expansivas (CARRAZEDO, 2004). A mobilidade e/ou fluidez do gel
também é dependente da sua composição química, estando esta composição diretamente
relacionada à sua capacidade de expansão (HASPARYK, 2005).
2.2.2. Processo Químico da Reação Álcali-Silicato
Essa reação possui o mesmo princípio da reação álcali-sílica, porém ocorre mais
lentamente uma vez que os minerais reativos estão mais disseminados na matriz. O
Ca(OH)
2
, proveniente da hidratação de cimento reagirá com o agregado. A cal poderá
também penetrar no agregado e reagir, liberando álcalis sobre a forma de KOH e NaOH
e/ou silicato de potássio e sódio, sendo este último sob a forma de gel parcialmente
solúvel em água. Quando os álcalis atingirem certa concentração, os silicatos de cálcio
tenderão a se dissolver em silicatos de potássio e sódio, formando um gel que terá
cálcio, potássio, sódio e sílica, às vezes estendendo-se até o interior do agregado. Este
gel, parcialmente solúvel em água, tem mobilidade dentro do agregado e do cimento,
além de estar sujeito a contrações e dilatações, conforme receba ou perca água. Assim, a
34
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
partícula de agregado envolvida pelo gel, semi-líquido, tem baixa resistência
(CARRAZEDO, 2004).
2.2.3. Processo Químico da Reação Álcali-Carbonato (RAC)
Os mecanismos da RAC que provocam a expansão ainda não são bem
conhecidos. Um mecanismo bastante aceito é que este tipo de processo está
fundamentado na reação entre certos calcários dolomiticos e as soluções alcalinas
presentes nos poros do concreto promovendo a formação da brucita (Mg(OH)
2
),
processo conhecido como desdolomitização, ocorrendo também a regeneração de
hidróxidos alcalinos, não havendo formação de gel expansivo como nas outra reações.
O processo de desdolomitização está representado na equação (2.6) (ANDRADE,
1997):
(2.6)
Calcário dolomítico Brucita Calcita
A regeneração de hidróxidos alcalinos ocorre com a reação entre o hidróxido de
cálcio presente no concreto com o CO
3
, produzido durante a desdolomitização,
formando calcita e regenerando íons hidroxila, mantendo o valor do ph elevado. As
álcalis atuam como catalisadores da reação, não participam dos produtos formados. O
processo de regeneração de hidróxidos alcalinos está representado na equação (2.7)
(ANDRADE, 1997):
(2.7)
As teorias de expansão da RAC diferem entre alguns pesquisadores. De acordo
com Deng e Tang (1993), dois pesquisadores que investigaram este tipo de reação na
China, a expansão é causada pela formação e crescimento de produtos cristalinos em um
35
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
espaço confinado, interface de cristais dolomíticos e a matriz. Portanto, não ocorre à
formação do gel, os produtos formados na reação, calcita e brucita, ocupam maior
volume que aquele ocupado pela dolomita, gerando fissurações e o enfraquecimento da
zona de transição entre a pasta de cimento e o agregado, e a presença de
microfissurações (ANDRADE, 1997).
Já Gillott e Swenson (1986), propuseram que a expansão é devido à absorção de
íons hidroxila pelos argilominerais recém expostos, resultantes da reação de
desmolomitização (ANDRADE, 1997).
2.3.
ADIÇÕES MINERAIS NA RAA
Inúmeras pesquisas mostraram que o uso de adições minerais com atividade
química podem inibir ou reduzir as reações expansivas causadas pela RAA, pois estas
adições reduzem a permeabilidade do concreto (diminuindo a mobilidade dos íons),
eleva a resistência às tensões expansivas causadas pela reação, diminui os álcalis em
função da reposição parcial do cimento e consomem parte dos álcalis pela reação
pozolânica, ao invés da reação com os agregados reativos (ANDRADE, 1997;
CARRAZEDO, 2004).
As adições minerais utilizadas atualmente são resíduos provenientes de
indústrias que seriam descartados em grandes quantidades em locais impróprios,
gerando risco de problemas ambientais, mas também estas adições podem ser de origem
natural. O cimento e os teores das adições a serem empregados devem ser previamente
estudados em conjunto com o agregado reativo com o objetivo de verificar a melhor
opção na inibição ou redução das expansões causadas pela RAA.
O tipo de agregado e o seu grau de reatividade influenciam no teor de adição,
sendo necessário o estudo prévio do cimento e das adições com o agregado, conforme
comentado. A Tabela 2 mostra as adições minerais e seus teores de adição, que
normalmente tem sido empregada, utilizados na prática ou sugeridos a partir de
experimentações (SOBBAG, 2003; HASPARYK, 2005).
36
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Tabela 2 – Teores de adições minerais normalmente empregadas
Adição Mineral Teores de Adição (%)
sílica ativa 10 a 15
metacaulim 10 a 25
cinza de casca de arroz 12 a 15
cinza volante 30 a 40
escória granulada de alto-forno 37 a 45
pozolanas naturais 20 a 30
A descrição de cada adição e seus efeitos sobre a RAA estão destacados a seguir
(ANDRADE, 1997; CARRAZEDO, 2004; DAL MOLIN, 2005):
• Sílica ativa: subproduto do processo de obtenção do ferro-silício e silício-
metálico constituída basicamente de sílica amorfa (84% a 98% em massa).
Tem efeito sobre RAA promovendo a reação álcali-sílica no concreto ainda
no estado fresco, isto se deve às partículas de sílica amorfa ultrafinas,
exaurindo o conteúdo de álcalis antes mesmo que o concreto desenvolva
significante resistência, evitando a expansão. Em face de suas partículas
ultrafinas, seu uso favorável está ligado ao uso adequado de
superplastificantes;
• Metacaulim: obtida, normalmente, de alguns tipos de argilas, como as
cauliníticas e os caulins (entre 600ºC e 900ºC). Seu efeito sobre a RAA está
ligado a um componente amorfo e de grande instabilidade química,
denominado metacaulita (Al
2
Si
2
O
7
), absorvendo os íons hidroxila para a
formação de C-S-H (reação pozolânica), reduzindo o pH e a taxa de
dissolução de sílica.
• Cinza de casca de arroz: resultante da queima controlada da casca de arroz
para que possa obter sílica altamente reativa e baixa quantidade de álcalis em
sua composição. Influencia na RAA diminuindo a concentração de íons
hidroxila, ficando em solução uma quantidade de álcalis insuficiente para
provocar reações expansivas com o agregado;
37
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
•
Cinza volante: proveniente da queima de carvão pulverizado sendo eficiente
se conter alto teor de sílica amorfa e baixo teor de álcalis e o cimento conter
um elevado teor de álcalis. Seu efeito na RAA tem o mesmo princípio do
efeito da cinza de casca de arroz já comentado acima;
•
Escória granulada de alto-forno: resíduo não metálico proveniente da
produção do ferro-gusa. Tem efeito sobre RAA propiciando maior
incorporação dos álcalis, diminuindo a concentração dos íons alcalinos para
reagir com o agregado, pois o silicato de cálcio hidratado (C-S-H), formado
na hidratação do cimento contendo escória, apresenta uma relação C/S menor
que aquela contida na pasta de cimento Portland comum;
• Pozolanas naturais:
são rochas que não necessitam, para o seu emprego, de
nenhum outro processo além da moagem. Segundo Monteiro et al.(1997), a
influência das pozolanas naturais na RAA está ligado na incorporação de íons
alcalinos e na redução da porosidade e permeabilidade do concreto. É eficaz
quanto maior for a taxa de óxido de cálcio (CaO) em relação aos hidróxidos
alcalinos. Já Collins e Bareham (1987) mostram que ocorre absorção dos íons
hidroxila pelo excesso de sílica na mistura pela adição de pozolanas naturais,
favorecendo a formação de C-S-H secundário (reação pozolânica), pela
redução do pH e a taxa de dissolução de sílica.
2.4.
ADIÇÕES QUÍMICAS NA RAS
A necessidade de se encontrar meios alternativos para evitar danos causados pela
RAS fez com que às pesquisas se dirigissem para o uso de adições químicas. As adições
químicas passaram a ser outra alternativa de adição na prevenção da RAS desde que não
venham a afetar as propriedades mecânicas do concreto, tomando cuidado também que
esta adição pode estar apenas retardando a evolução do quadro reativo.
McCoy e Caldwell (1951) foram os primeiros a relatar que a expansão da RAS
poderia ser inibida por algumas adições químicas. Desde então medidas usando adições
químicas para inibir a RAS têm recebido cada vez mais atenção. Este estudo inicial e
estudos subseqüentes mostraram que certas substâncias químicas, incluindo sais de lítio,
38
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
sais de cálcio, e acetona, podem reduzir as expansões causadas pela RAS. A falta de
entendimento do mecanismo ou mecanismos pelas quais estas substâncias químicas
reduzem as expansões é talvez o obstáculo fundamental para o uso prático de tais
adições químicas. Sem conhecer o mecanismo de controle, é difícil predizer a eficiência
de uma adição química, para prever a duração de seu controle ou para recomendar
dosagens (MONTEIRO & KURTIS, 2003). Outro obstáculo para o uso prático das
adições químicas está ligado ao fator ambiental, como as obras hidráulicas são as mais
suscetíveis a apresentarem esta patologia, há um grande risco de contaminação da água
mananciais e solos por algumas destas adições, podendo chegar a cadeia alimentar do
ser humano pela ingestão de água e alimentos contaminados por estas adições.
De todas as pesquisas utilizando adições químicas, as que mais deram resultados
satisfatórios, foram às realizadas com compostos de lítio devido a sua especial
eficiência na redução das expansões devido a RAS. As pesquisas mostraram que todos
os compostos de lítio estudados, incluindo LiF, LiCl, LiBr, LiOH, LiOHxH
2
O, LiNO
3,
LiNO
2
, Li
2
CO
3
, Li
2
SO
4
, Li
2
HPO
4
e Li
2
SiO
3
, são eficientes na redução das expansões
causadas pela RAS no concreto, contanto que sejam usadas nas dosagens apropriadas.
Encontrou-se que a eficácia das adições na redução da RAS depende na maioria de
alguns dos componentes químicos da adição. Comparando com os outros compostos a
base de lítio, os pesquisadores consideram que o nitrato de lítio (LiNO
3
) representa o
mais promissor. O uso do LiNO
3,
um sal neutro inteiramente solúvel, não gera aumento
significativo na concentração de íons hidroxila e assim reduz o risco de aceleração da
RAS ao mesmo tempo em que melhoram seus efeitos. Há vários estudos utilizando
compostos a base de lítio, porém ainda existem muitas dúvidas a serem esclarecidas
quanto ao seu efeito (MO, 2005).
Vários mecanismos foram propostos descrevendo os efeitos dos compostos a
base de lítio na redução das expansões associadas à RAS, incluindo os seguintes
(FOLLIARD et al., 2003):
• Lítio altera a composição da RAS, resultando em um produto com pequena
ou nenhuma capacidade de absorver água e expandir;
• Lítio reduz a dissolução da sílica;
• Lítio diminui a repolimerização de sílica e silicatos; e
• Lítio reduz as forças repulsivas entre as partículas coloidais do gel da RAS.
39
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
A dosagem das adições a base de lítio pode variar dependendo dos objetivos
específicos, mas a dosagem deve ser baseada no equivalente alcalino (%Na
2
O
eq
) contido
no cimento Portland. Esta dosagem é calculada pela razão da concentração molar do
óxido de lítio pela concentração molar do óxido de sódio (Li
2
O / Na
2
O
e
= Li / Na
e
). No
entanto, Li
2
O / Na
2
O
e
se iguala a Li / Na
e
convertendo o Li
2
O desta fórmula, usando
relação molar (2 mol Li / 1 mol Li
2
O). Deste ponto, Li / Na
e
poderá ser usado
permutavelmente como Li
2
O / Na
2
O
e
(COLLINS et al., 2004).
Stark et al. (1993) confirmaram os efeitos do LiF e do Li
2
CO
3
pelo método de
ensaio ASTM C-227 e os efeitos do LiOH pelo método de ensaio ASTM C-1260 na
redução da expansão em argamassas. Utilizando um agregado altamente reativo
encontraram que o lítio é efetivo utilizando a relação molar de 0,6; 0,92 e 0,67 para LiF,
Li
2
CO
3
e LiOH, respectivamente. Uma importante observação deste trabalho era que
uma dosagem insuficiente de lítio resultava em um aumento na expansão se comparada
com a argamassa de controle sem o lítio, conhecido como “péssimo efeito”. O péssimo
efeito foi confirmado também por Diamond & Ong (1992). Esta reação de péssimo
efeito pode ser atribuída ao aumento da alcalinidade (OH
-
) na solução dos poros
causada pela adição de lítio, especialmente o LiOH. Outras formas de lítio também
aumentaram o pH da solução dos poros, mas o LiNO
3
é o único que não tende a elevar o
pH, eliminando o péssimo efeito.
O LiNO
3
pode apresentar um efeito benigno nas propriedades de resistência do
concreto, resistência elétrica, retração por secagem e resistência ao gelo e desgelo. O
LiOH apresenta resultados semelhantes a estes efeitos, com exceção de um efeito
retardador do desenvolvimento da resistência (FENG et al., 2005).
Segundo Folliard et al. (2003), vários estudos realizados com lítio indicam uma
maior eficiência na redução das expansões quando o composto é utilizado na forma de
LiNO
3
, com relação molar Li/Na
e
de 0.74, além de não aumentar o pH.
Collins et al. (2004) a fim de entenderem os meios pelo o qual o lítio atua na
RAS, estudaram três adições a base de lítio (LiOH, LiCl e LiNO
3
), utilizando várias
dosagens. O efeito das adições à base de lítio na RAS foi avaliado utilizando o ensaio de
expansão em barras de argamassa e análise elementar quantitativa para medir mudanças
nas concentrações das fases das espécies em solução (Si, Na, Ca e Li) em filtrados
obtidos em diferentes tempos do gel de sílica e da solução alcalina. Os resultados dos
ensaios das barras de argamassa mostraram que as adições à base de lítio foram efetivos
40
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
reduzindo as expansões abaixo de um limite aceitável de 0.05% aos 56 dias. Porém,
diferentes dosagens (Li
2
O/Na
2
O
e
), para cada tipo de adição, foram requeridas para
redução das expansões (aproximadamente 0.6 para LiOH, 0.8 para LiNO
3
e 0.9 para
LiCl). A análise elementar quantitativa indicou que o sódio e o lítio foram ambos
incorporados no produto de reação formando o gel da RAS. Acredita-se que o lítio pode
ter sido preferencialmente incorporado ao gel porque foi encontrado uma maior
porcentagem na diminuição do lítio dissolvido do que no sódio dissolvido, observado
nas primeiras 24 h. Ou as adições à base de lítio diminuíram a dissolução da sílica, ou
promoveu a precipitação dos produtos ricos em sílica (alguns dos quais podem ser não
expansivos), porque a concentração de sílica dissolvida diminuiu com o aumento da
dosagem do LiNO
3
ou do LiCl.
Bérubé et al. (2004) avaliou a influência do LiNO
3
no comportamento de pastas
de cimento com teor alcalino variável mantendo fixa a relação molar entre Li/Na
e
e
igual a 0.74. Os espécimes foram armazenados a 23, 38 e 60ºC em recipientes lacrados.
As soluções dos poros foram extraídas para análise depois de 3, 7, 28 e 91 dias. Nos
estudos observaram que a relação molar da solução reduziu em 50% e nos produtos
hidratados esta relação ficou sempre acima de 1.1, mostrando a eficiência e preferência
do lítio na fixação aos hidratos quando comparado com o Na e K. O lítio foi capaz de
reduzir o seu pH apesar do aumento da concentração dos íons Na e K na solução
(HASPARYK , 2005).
Na mesma linha de pesquisa, Feng et al. (2004) verificou a eficiência da técnica
na investigação do efeito do nitrato de lítio em pastas de cimento, utilizando relações
molares variando de 0.19 a 1.49, através de ressonância magnética por imagem,
mostrando também a fixação do lítio nos produtos de hidratação do cimento
(HASPARYK , 2005).
Outra pesquisa mais recente de Feng et al. (2005), reuniu várias pesquisas
realizadas utilizando compostos de lítio chegando a conclusão que a relação molar
(Li/Na
e
) para um eficiente controle da RAS é geralmente na faixa de 0.67 a 1.20 para a
maioria dos compostos de lítio estudado e 0.72 a 0.93 para o LiNO
3
.
Um estudo apresentado por Ramyar et al. (2004), determinou as características
químicas e morfológicas dos produtos de reação de barras de argamassas, com/sem a
adição de lítio (LiF, Li
2
CO
3
usados na água de mistura) ou cinza volante, sujeitas as
condições do método de ensaio da ASTM C-1260, onde registraram as expansões até 56
41
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
dias. Verificou-se que as adições utilizando os componentes à base de lítio cessaram as
expansões aos 28 dias, enquanto que as adições à base de cinza volante as expansões
não cessaram ao longo do teste. Também, observações utilizando microscópio
eletrônico de varredura (MEV) e microanálise de dispersão de energia por Raio-X
confirmaram que a morfologia dos produtos cristalinos de reação foi mudada pelo uso
das adições a base de lítio.
Hasparyk et al. (2006), realizando ensaios de expansão em laboratório, em
testemunhos de concreto extraídos de uma estrutura já afetada pela RAA, verificou o
papel do lítio nas expansões residuais geradas por esta reação. O testemunhos de
concreto foram ensaiados em duas condições, uma após tratamento com lítio, sendo
imersos em seguida em solução de NaOH e a outra imersos diretamente em solução
com concentração molar de 0,74 LiNO
3
/NaOH, as expansões se apresentaram
inferiores àquelas obtidas para a condição apenas de imersão em NaOH, chegando a
níveis médios de 0,09% e 0,12% em um ano, respectivamente. Estes resultados
mostram o potencial do lítio na redução das expansões da RAA em testemunhos já
afetados pela RAA.
Embora os mecanismos pelos quais o lítio reduz as expansões não são
completamente compreendidos, é evidente que lítio afeta a natureza do gel da RAS,
tornando-o não expansivo. O produto de reação (gel) ainda se forma, mas o lítio impede
sua habilidade de absorver água e se expandir.
Apesar das adições minerais já serem empregadas em muitos empreendimentos,
a disponibilidade das adições minerais eficazes na prevenção da RAS pode ser limitada
em certas regiões e a demanda pode exceder a fonte local, além de nem todas estas
adições serem igualmente efetivas neste papel e sua quantia no controle da RAS pode
não ser aceitável por outras razões. Com isso, seria vantajoso o uso dos compostos a
base de lítio na prevenção da RAS devido a sua fácil obtenção e eficiência, desde que
sua quantia também seja aceitável por outras razões.
A Tabela 3 mostra alguns estudos citados nesta seção e vários estudos de
laboratório usando compostos à base de lítio na inibição da RAS. A Tabela 3 focaliza
particularmente comparações entre as dosagens de lítio necessárias para inibir a
expansão deletéria da RAS para cada caso. As pesquisas citadas acima, como as da
Tabela 3, foram usadas como base para as primeiras dosagens de lítio neste trabalho.
42
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Tabela 3 – Resumo de pesquisas encontradas relacionadas à dosagem de lítio na
redução da expansão devido a RAS
Pesquisadores
Método de
Ensaio
Agregado Reativo
Composto(s) de
Lítio
Mínima Li/Na
e
Necessária p/ Suspender a
Reação
McCoy e Caldwell
(1951)
ASTM
C-227
Vidro Pyrex
LiCl, Li
2
CO
3
, LiF,
Li
2
SiO
3
, LiNO
3
e
Li
2
SO
4
0.74
Sakaguchi et al. (1989)
ASTM
C-227
Vidro Pyrex, Piroxênios e Areia
Andesito
LiOHxH
2
O,
LiNO
2
e Li
2
CO
3
0.90
Ohama et al.
(1989)
Autoclave Opala
LiOHxH
2
O, LiF e
Li
2
CO
3
0.5% (por massa de cim.) – LiF
0.7% (por massa de cim.) – LiOHxH
2
O
Stark (1992);
Stark et al .(1993)
ASTM
C-227
ASTM
C-1260
Riolito e
Granito Gnaisse
LiOHxH
2
O, LiF e
Li
2
CO
3
0.6 – LiF
0.92 – Li
2
CO
3
0.75-1.00 – LiOH
Diamond e Ong
(1992)
ASTM
C-227
Cristobalita e Opala LiOH 1.2
Qinghan et al. (1995) Autoclave Andesito LiNO
2
0.8 p/ elevado %Na
2
O
eq
Lumley (1997)
ASTM
C-1293
Cristobalita
LiOHxH
2
O, LiF e
Li
2
CO
3
0.62
Blackwell et al.
(1997);
Thomas (2000)
ASTM
C-1293
Vários Agregados LiOH e LiNO
3
0.70 – LiNO
3
0.85 – LiOH
Durand (2000)
ASTM
C-1293
Agregados do Canadá (Sudbury –
arenito, quartzo; Potsdam – arenito;
e Sherbrooke – xisto)
LiOHxH
2
O, LiF,
Li
2
CO
3
e LiNO
3
0.72 – LiNO
3
0.82 – LiOHxH
2
O, LiF e Li
2
CO
3
Collins et al. (2004)
ASTM
C-227
Vidro Borosilicato
LiOH, LiNO3 e
LiCl
0.6 – LiOH
0.8 – LiNO3
0.9 – LiCl
Fournier et al. (2004)
ASTM
C-1293
Riolito, Grauvaca e Calcário
LiOH (Riolito,
Grauvaca) e
LiNO
3
(Riolito,
Calcário)
LiOH: 1.11 com Riolito; ~1.0 com Grauvaca
LiNO
3
: ~0.74 com Riolito; 0.93 com Calcário
Tremblay et al.
(2004a, b)
ASTM
C-1293
Agregados do Canadá
(grauvaca/arg., Dolostone,
Cascalho, Riolito, Calcário,
Granito/Gnaisse)
LiNO
3
Tipo agr. (1 ano %exp.)
Relação molar
• Granito/gnaisse (0.029%): 0.56
• Xisto (0.082%): >0.94
• Grauvaca/arg. (0.087%): 0.71
• Dolostone (0.100%): 0.61
• Cascalho (0.101%): 0.58
• Cascalho (0.103%): 0.91
• Cascalho (0.113%): 0.97
• Cascalho (0.122%): 0.66
• Grauvaca (0.142%): >1.11
• Cascalho (Riolito) (0.151%): 0.63
• Calcário (0.162%): >1.04
• Calcário (0.199%): >1.11
Fonte: FOLLIARD et al. (2006)
43
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
2.5. CONSIDERAÇÕES SOBRE A REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O presente levantamento bibliográfico foi importante para ampliar o
conhecimento do tema e auxiliar no desenvolvimento do estudo dos efeitos das adições
químicas na prevenção da RAS. No Brasil, os estudos evoluíram muito no uso de
adições minerais para prevenção da RAS, contudo, há uma carência nos estudos
utilizando adições químicas. A proposta deste trabalho é de contribuir com o tema
reação álcali-sílica a partir do estudo de uma adição química, a base de nitrato de lítio, a
fim de observar, em laboratório, o seu efeito na redução da expansão em barras de
argamassa sujeitas a RAS, comparando também com os efeitos de redução da expansão
de barras de argamassa com uma adição mineral a base de cinza volante e observando
os efeitos desta adição química na resistência à compressão e nas condições de
trabalhabilidade da argamassa. Como são poucos os estudos envolvendo adições
químicas na prevenção da RAS no Brasil, resolveu-se realizar esse trabalho, a fim de
contribuir com novas alternativas de adição para a prevenção desta patologia.
3. PROGRAMA EXPERIMENTAL
3.1. PANORAMA GERAL
Os ensaios relativos à RAA para execução do seguinte trabalho foram divididos
em dois. O primeiro foi o método acelerado das barras de argamassa moldadas em
laboratório, onde foram feitos à análise do comportamento dos agregados em face da
reatividade potencial, com/sem a adição de LiNO
3
e cinza volante; o segundo ensaio
avaliou as propriedades da argamassa no estado fresco e endurecido, como as condições
de trabalhabilidade e resistência à compressão respectivamente, com/sem a adição de
LiNO
3
.
No fluxograma a seguir (Figura 9) estão apresentadas, de forma detalhada, todas
as atividades que foram realizadas no programa experimental.
44
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Figura 9 – Fluxograma das atividades do Programa Experimental
3.2. MATERIAIS E CARACTERIZAÇÃO
Os materiais que foram utilizados na moldagem das argamassas do programa
experimental estão apresentados a seguir:
• Aglomerante hidráulico: cimento Portland CP V – ARI – PLUS;
• Agregados: Basalto procedente da Pedreira Três Irmãos de Andradina – SP e
Seixo procedente do Porto N. Sra. Aparecida de Três Lagoas – MS;
• Reagentes químicos: Nitrato de Lítio (LiNO
3
) com 95% de pureza e
Hidróxido de Sódio (NaOH), todos comercialmente vendidos no mercado;
• Adição mineral: cinza volante; e
• Água potável.
As Tabelas 4, 5, 6 e 7 apresentam os ensaios de caracterização realizados com os
materiais que foram empregados no estudo experimental.
ESTUDO DOS EFEITOS DO LiNO
3
NA RAS
Ensaio de Expansão
ASTM C-1260
Determinação das
Propriedades de
Argamassas com
Adição de LiNO
3
Resistência à
Compressão
Condição de
Trabalhabilidade
Argamassas de
Referência
Argamassas com
Adição de LiNO
3
Argamassas de
Referência
Argamassas com
Adição de LiNO
3
Argamassas com
Adição de Cinza
Volante
45
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Tabela 4 – Análise físico-química do cimento CP V – ARI – PLUS
Referência 22909
Especificações
NBR 5733
min. máx.
Finura peneira #200 (% retida) 0,20 - 6,0
Finura peneira #325 (% retida) 0,28 - -
Superf. espec. Blaine (cm²/g) 4733 3000 -
Densidade aparente (g/cm³) 0,97 - -
Densidade absoluta (g/cm³) 3,14 - -
Água de consistência da
pasta
gramas 157 - -
(%) 31,4 - -
Inicio de pega (h:min) 02:05 01:00 -
Expansão em auto-clave (%) exp - 0,8*
Resistência
à
compressão
axial
Consistência
da argamassa
gramas 150 - -
a / c 0,48 - -
Data de moldagem 05/12/2006 - -
Tensão (MPa)
03 dias 35,4 24,0 -
07 dias 41,9 34,0 -
28 dias 48,5 - -
Análise
química
(%)
Perda ao fogo 3,89 - 4,5
Insolúveis 0,53 - 1,0
SiO
2
18,97 - -
Fe
2
O
3
2,52 - -
Al
2
O
3
4,80 - -
CaO 59,17 - -
MgO 5,30 - 6,5
SO
3
3,53 - 3,5
Na
2
O 0,13 - -
K
2
O 0,87 - -
Equivalente alcalino Na
2
O
0,70 - -
Cal livre em CaO 1,15 - -
*Ensaio não especificado pela ABNT
46
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Tabela 5 – Análise físico-química da cinza volante
Referência 5576
Especificações
NBR 12653
min. máx.
Densidade aparente (g/cm
3
) 0,7 - -
Densidade absoluta (g/cm
3
) 2,36 - -
Finura peneira #325 (% retida) 24,3 - 34,0
Superf. Espec. Blaine (cm²/g) 4363 - -
Diâmetro do grãos (micras) 5,83 - -
Reatividade
c/ álcalis
Redução expansão (%) 63,8 75,0 -
Expansão argamassa (%) 0,074 - 0,020
Índices
atividade
pozolânica
Água requerida (%) 106,4 - 110,0
com cimento (%) 72,4 75,0 -
com cal (MPa) - 6,0 -
Retração por secagem (%) 0,002 - 0,050
Umidade da amostra (%) 1,07 - 3,00
Análise
Química
(%)
Perda ao fogo 14,19 - 6,0
SiO
2
44,26 - -
Fe
2
O
3
13,15 - -
Al
2
O
3
21,73 - -
CaO 2,22 - -
MgO 0,23 - -
SO
3
0,19 - 5,00
Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
34,88 - -
SiO
2
+Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
79,14 70,0 -
Equiv. alc. em Na
2
O (disp)
0,48 - -
47
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Tabela 6 – Características do Basalto procedente da Pedreira Três Irmãos de
Andradina – SP
Característica Norma Agregado (19 mm)
Módulo de finura (Apêndice A) NBR NM 248/03 6,85
Massa específica S.S.S. (g/cm³) NBR NM 52/03 2,938
Absorção (%) NBR NM 53/03 1,36
Tabela 7 – Características do Seixo procedente do Porto N. Sra. Aparecida de
Três Lagoas – MS
Característica Norma Agregado (25 mm)
Módulo de finura (Apêndice A) NBR NM 248/03 7,10
Massa específica S.S.S. (g/cm³) NBR NM 52/03 2,631
Absorção (%) NBR NM 53/03 0,36
3.3. PLANEJAMENTO DOS EXPERIMENTOS
A Tabela 8 detalha os ensaios que serão realizados, o tamanho das amostras que
serão envolvidos em cada etapa com as respectivas normas ou métodos de ensaios que
serão empregados no programa experimental em argamassas.
48
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Tabela 8 – Ensaios realizados no programa experimental
Características ou
propriedades
Investigadas
Número de
amostras / CP’s
por agregado
Condição das
amostras / CP’s
Norma ou
metodologia
adotada
Ensaios com argamassas moldadas
Ensaio de expansão
pelo método
acelerado
24 *
com adição de
LiNO
3
ASTM C-1260
3 cinza volante
3 controle
Resistência à
compressão **
12
com adição de
LiNO
3
NBR 7215
12 controle
Condições de
Trabalhabilidade
1
com adição de
LiNO
3
1 controle
* As 24 amostras são divididas segundo a relação molar utilizada, sendo 3 amostras para cada uma das 8
relações molares utilizadas nesta pesquisa.
** Foram moldados 4 corpos-de-prova para cada dia de ensaio (3, 7 e 28 dias).
A seguir estão detalhadas todas as atividades que serão realizadas no programa
experimental, conforme o fluxograma apresentado na Figura 9.
3.4. ENSAIOS DE EXPANSÃO DA ARGAMASSA PELO
MÉTODO ACELERADO
Os ensaios de expansão foram realizados a fim de analisar o comportamento dos
agregados em face da reatividade potencial, e estudar os efeitos do LiNO
3
na redução da
expansibilidade de barras de argamassa comparando também com os efeitos do cinza
volante na redução da expansão das mesmas, de acordo com a norma ASTM C-1260.
49
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
De acordo com o método de ensaio, foram confeccionadas três barras de
argamassa para cada tipo de mistura. As dimensões das barras são de 25mm x 25mm x
285mm, com relação cimento:agregado de 1:2,25 e relação água/cimento de 0,47 (em
massa).
Os prismas permaneceram moldados por 24 horas no ambiente de moldagem e,
depois da retirada do molde, ficaram totalmente imersos em água, a uma temperatura de
80
o
C, por mais 24 horas. Após tal procedimento, foi feita a determinação do
comprimento de referência e os prismas foram confinados em solução de hidróxido de
sódio (NaOH) a 1 N a 80ºC durante 28 dias.
As leituras da variação do comprimento foram efetuadas periodicamente, sendo
os resultados expressos em porcentagem de expansão, correspondendo às médias das
três barras de argamassa para cada tipo de adição.
A Figura 10 mostra a fôrma utilizada e as barras de argamassa moldadas. Um
modelo de equipamento para verificação da dimensão linear das barras de argamassa
está mostrado na Figura 11. A Figura 12 mostra o recipiente de estocagem das barras
contendo a solução de hidróxido de sódio 1 N, a 80ºC.
Figura 10 - Fôrma e barra de argamassa
50
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Figura 11 - Equipamento para medição de barra de argamassa
Figura 12 - Recipiente de estocagem das barras
Para a realização dos ensaios foram preparadas barras de argamassas de
referência, as quais não continham a adição de LiNO
3
, e barras contendo várias
dosagens de LiNO
3
de acordo com a relação da concentração molar do óxido de lítio
pela concentração molar do óxido de sódio (Li/Na
e
) utilizada. As relações molares
utilizadas para a dosagem do LiNO
3
foram as seguintes: Li/Na
eq
= 0,72; 0,79; 0,86;
0,93; 1,5; 3,0; 4,5 e 7,0. A equação (2.8) mostra a equação utilizada no cálculo da
dosagem de LiNO
3
e a Tabela 9 mostra a quantidade dos materiais componentes das
barras de argamassa para cada dosagem da adição.
51
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
(2.8)
onde, M é a quantidade de LiNO
3
a ser adicionado a mistura (g), M
0
é a massa molar do
LiNO
3
(g/mol), M
Na
2
O
é a massa molar do Na
2
O (g/mol), P
m
é a quantidade de cimento
que será utilizado na preparação das barras (g), A
m
é a relação molar Li/Na
eq
requerida,
B
m
é a quantidade de Na
2
O
eq
contida no cimento (%), n
0
é a quantidade molar de Li por
molar da mistura e N
0
é a pureza do LiNO
3
utilizado (%).
A dosagem do LiNO
3
requerida foi adicionada na água de amassamento, mas se
o composto de lítio estiver na forma de uma solução aquosa (solução com 30% de
LiNO
3
), a quantidade de água contida na solução deverá ser removida da água de
amassamento para manter a mesma relação a/c requerida pela norma (FOLLIARD et al.,
2003).
Tabela 9 – Quantidade dos materiais componentes das barras de argamassa (3 barras)
Li/Na
eq
Cimento (g)
Agregado
graduado (g)
Na
2
O (mol) LiNO
3
(g) Água (g)
0,00
440 990 0,0113 0 206,8
0,72
440 990 0,0113 5,19 206,8
0,79
440 990 0,0113 5,70 206,8
0,86
440 990 0,0113 6,20 206,8
0,93
440 990 0,0113 6,71 206,8
1,50
440 990 0,0113 10,82 206,8
3,00
440 990 0,0113 21,65 206,8
4,50
440 990 0,0113 32,47 206,8
7,00
440 990 0,0113 50,51 206,8
Também foram preparadas barras de argamassa com uma adição mineral a base
de cinza volante, a fim de comparar o comportamento expansivo destas com as barras
de argamassa moldadas com a adição química a base de LiNO
3
. A substituição de cinza
volante por parte do cimento nas barras de argamassa foi feita em diferentes dosagens
52
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
para cada agregado a fim de se obter expansões inferiores a 0,10% aos 16 dias de
ensaio: para o Basalto, 60% de cimento e 40% de cinza volante; e para o Seixo, 70% de
cimento e 30% de cinza volante. A Tabela 10 mostra a quantidade dos materiais
componentes das barras de argamassa com substituição de parte do cimento por cinza
volante para os agregados utilizados.
Tabela 10 – Quantidade dos materiais componentes das barras de argamassa (3 barras)
moldadas com cinza volante para os agregados utilizados
Mistura
Dens. Abs.
Cim.
(g/cm³)
Dens. Abs.
Cinza Volante
(g/cm³)
Cimento
(g)
Cinza
Volante
(g)
Agregado
(g)
Água
(g)
Cimento (60%)
+ Fly ash (40%)
– Basalto
3,14 2,36 264 132,28 990 206,8
Cimento (70%)
+ Fly ash (30%)
– Cacalho
3,14 2,36 308 99,21 990 206,8
3.5. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Tanto as adições minerais como as adições químicas podem afetar algumas
propriedades do concreto no estado fresco e endurecido, podendo comprometer a
durabilidade das estruturas de concreto. Com isto, neste trabalho foi realizado o ensaio
de resistência à compressão em argamassa, aos 3, 7 e 28 dias, para verificar a influência
do LiNO
3
nesta propriedade, de acordo com a norma NBR 7215.
A preparação da argamassa e moldagem dos corpos-de-prova (CPs) para a
determinação da resistência à compressão foi realizada segundo a NBR 7215, onde
foram confeccionados vinte e quatro corpos-de-prova de argamassa, sendo doze corpos-
de-prova de referência e doze com adição de LiNO
3
, utilizando o seixo Nossa Sra.
Aparecida. As dimensões dos corpos-de-prova são de 5cm x 10cm, com relação
cimento:agregado de 1:3,0 e relação água:cimento de 0,48 (em massa).
53
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Os corpos-de-prova permaneceram moldados em ambiente apropriado e, depois
da retirada do molde, ficaram totalmente imersos em um tanque de água saturada de cal
até a data de ruptura.
Os corpos-de-prova moldados foram rompidos em 3, 7 e 28 dias, sendo quatro
corpos-de-prova para cada dia e os resultados foram obtidos pela média destes quatro
para cada dia, segundo a NBR 7215.
A Tabela 11 mostra a quantidade dos materiais componentes dos corpos-de-
prova de controle e com adição moldados para ruptura em 3, 7 e 28 dias.
Tabela 11 – Quantidade dos materiais componentes dos corpos-de-prova
moldados
CPs
Nº de
CPs
Cimento
(g)
Agregado
Graduado (g)
LiNO
3
(g)
Água
(g)
Referência
12 1306,67 3920 - 627,2
Com Adição
12 1306,67 3920 64,29* 627,2
*Relação molar (Li/Na
eq
) = 3.0
3.6. CONDIÇÕES DE TRABALHABILIDADE
As propriedades do concreto no estado fresco são de muito interesse para a
aplicação, sabe-se que elas estão relacionadas e têm grande implicação nas propriedades
do concreto endurecido. Algumas propriedades do concreto endurecido dependem
fundamentalmente de suas características enquanto no estado fresco. Com isto, neste
trabalho foi realizado o ensaio de determinação do índice de consistência da argamassa,
para verificar a influência do LiNO
3
nas condições de trabalhabilidade, de acordo com a
norma NBR 7215.
Para a realização do ensaio foram utilizadas as mesmas argamassas, com/sem
adição de LiNO
3
, preparadas para o ensaio de resistência à compressão .
54
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Após o preparo da argamassa, o molde preenchido e a mesa limpa para a
realização do ensaio, o molde foi levantado verticalmente e em seguida fez com que a
mesa caísse 30 vezes em aproximadamente 30 segundos.
Terminadas as quedas, mediu-se 2 diâmetros ortogonais da argamassa
expandida, sendo que a média destes 2 diâmetros é o índice de consistência da
argamassa.
4. RESULTADO E DISCUSSÃO
4.1. ENSAIO DE EXPANSÃO PELO MÉTODO ACELERADO
4.1.1. Expansão das Barras de Argamassa de Controle
Preparadas sem a Adição de LiNO
3
A Figura 12 apresenta o comportamento expansivo das barras de argamassa de
referência, sem a adição do LiNO
3
, preparadas com o Basalto da Pedreira Três Irmãos e
o Seixo do P. Nossa Sra. Aparecida, ao longo do tempo, até a idade de ensaio de 30
dias, a partir da metodologia de ensaio apresentada pela ASTM C-1260. Na Tabela 13
encontra-se apresentados os resultados individuais de expansão das barras de argamassa
para cada tipo de agregado, obtidos para as idades de 16 e 30 dias, de acordo com a
ASTM C-1260. Os resultados individuais ao longo do tempo encontram-se apresentados
no Apêndice B.
55
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Figura 13 – Comportamento expansivo das barras de argamassa de referência dos dois
agregados utilizados
Tabela 12 – Expansões (%) obtidas para o Basalto Três Irmãos e para o Seixo
Nossa Sra. Aparecida, método acelerado
Agregado
Idade (dia)
16 30
Basalto
0,598 0,632
Seixo
0,423 0,609
De acordo com os resultados obtidos, observa-se que as expansões na presença
do basalto suplantam o limite de 0,20% apresentado pela ASTM C-1260 já na idade de
5 dias. Aos 30 dias de ensaio, as expansões apresentaram-se bastante elevadas, em
média igual a 0,632%. Desta forma, define-se para o Basalto Três Irmãos um
comportamento deletério, mostrando sua reatividade na presença do cimento utilizado.
Já para o seixo, nos resultados obtidos observa-se que as expansões na sua presença
suplantam o limite de 0,20% apresentado pela ASTM C-1260 já na idade de 9 dias. Aos
Deletério
Inócuo
56
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
30 dias de ensaio, as expansões apresentaram-se bastante elevadas, em média igual a
0,609%. Desta forma, define-se para o Seixo Nossa Sra. Aparecida um comportamento
deletério, mostrando sua reatividade na presença do cimento utilizado.
Como os resultados do comportamento expansivo das barras de argamassa de
referência de cada tipo de agregado utilizado mostraram um comportamento deletério,
pode-se ser feito as comparações necessárias entre estas barras de referência e as barras
com adição de LiNO
3
, a fim de estudar a eficiência do LiNO
3
na redução das expansões
causadas pela RAS, a partir da metodologia de ensaio apresentada pela ASTM C-1260,
comparando também com os efeitos de redução de expansão com adição de cinza
volante.
4.1.2. Expansão das Barras de Argamassa com Adição de LiNO
3
para o Basalto da Pedreira Três Irmãos
A Figura 14 apresenta o comportamento expansivo das barras de argamassa,
moldadas com a adição do LiNO
3
, utilizando o Basalto Três Irmãos, ao longo do tempo,
até a idade de ensaio de 30 dias, a partir da metodologia de ensaio apresentada pela
ASTM C-1260. As Figuras 15 e 16 mostram as variações na expansão das barras
moldadas com as diferentes dosagem de LiNO
3
para as idades de 16 e 30 dias
respectivamente. Na Tabela 13 encontram-se apresentados os resultados de expansão
das barras de argamassa moldadas com a adição de LiNO
3
para cada relação Li/Na
eq
utilizada na pesquisa, obtidos para as idades de 16 e 30 dias. Os resultados individuais
ao longo do tempo encontram-se apresentados no Apêndice B.
57
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Figura 54 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
para o Basalto
Figura 15 – Variações na expansão das barras de argamassas para diferentes dosagens
de LiNO
3
para o Basalto aos 16 dias
Inócuo
Potencialmente Reativo
Deletério
58
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Figura 16 – Variações na expansão das barras de argamassas para diferentes dosagens
de LiNO
3
para o Basalto aos 30 dias
Tabela 13 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
para o Basalto Três Irmãos
RM (Li/Na
eq
)
Idade (dia)
16 30
0,00
0,598 0,632
0,72
0,359 0,397
0,79
0,360 0,391
0,86
0,327 0,336
0,93
0,303 0,339
1,50
0,208 0,269
3,00
0,127 0,206
4,50
0,110 0,219
7,00
0,070 0,205
59
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Observa-se que para todas as dosagens testadas, as barras de argamassa
apresentaram redução na expansão. As primeiras dosagens com Li/Na
e
de 0,72 a 0,93
foram usadas com base na literatura estudada, sendo que na literatura estas relações
molares eram suficientes para reduzir a expansão sem ultrapassar o limite (>0,10%) aos
16 dias. Para as barras com basalto estas relações molares reduziram a expansão, mas
ultrapassaram o valor limite aos 16 dias alcançando valores elevados de expansão.
Segundo Folliard et al. (2003), para que o método de ensaio ASTM C-1260 seja
eficiente na dosagem da adição de lítio, a fim de se obter resultados compatíveis com o
uso no campo, o cimento usado nas barras de argamassa deve ter Na
2
O
eq
de 0,9 ± 1,0%,
pois foi demonstrado que os efeitos de alcalinidade da solução (1N de NaOH) excede
qualquer efeito de alcalinidade do cimento quando testado com os agregados reativos.
Portanto o uso de um cimento com baixo teor de Na
2
O
eq
resultaria num conteúdo baixo
de lítio, que seria oprimido pela solução de 1N de NaOH. Ainda segundo Folliard et al.
(2003), o uso de uma versão modificada da ASTM C-1260 mostrou ser uma promessa
em avaliar a eficácia dos compostos de lítio em reduzir a expansão associada à RAS.
Como a ASTM C-1260 requer a imersão das barras de argamassa em uma solução de
NaOH 1N, mantida a 80ºC, o gradiente da concentração entre a solução nos poros da
argamassa e a solução externa causa a lixiviação dos íons de lítio para fora das barras,
que afetarão os resultados da expansão, superestimando a dosagem do composto de lítio
eficaz a redução da expansão. Isto pode explicar as diferentes intensidades de redução
da expansão das barras de argamassa para as mesmas relações molares desta pesquisa
com as da literatura.
Aumentando a relação molar Li/Na
eq
para 1,50 e 3,00, houve uma maior redução
na expansão das barras, sendo que aumentando a relação Li/Na
eq
de 0,93 a 1,50 as
barras apresentaram maior efeito do lítio na redução da expansão, já com o aumento da
relação Li/Na
eq
de 1,50 a 3,00 as barras apresentaram um menor efeito do lítio na
redução.
Elevando a relação molar Li/Na
eq
na mesma proporção de 1,50, de 3,00 para
4,50, as barras de argamassa não apresentaram considerável efeito do lítio sobre a
expansão, mantendo quase a mesma redução na expansão da relação molar de 3,00.
Aumentando ainda mais a relação molar de 4,50 para 7,00, houve uma pequena
redução na expansão em relação as relações molares de 3,00 e 4,50. Apesar da pequena
60
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
redução na expansão esta relação reduziu a expansão ao valor limite aceitável pela
norma de 0,10% aos 16 dias, chegando aos 0,070% de expansão.
A diminuição na intensidade de redução da expansão das barras com o aumento
da adição de lítio, para as relações molares de 3,00, 4,50 e 7,00, pode ser devido a
existência de um limite de adição na qual o lítio não tem mais efeito considerável na
redução com o seu aumento, como mostrado por Mo et al. (2003). Pode-se dizer que
aumentando ainda mais a relação Li/Na
eq
nas barras de argamassa não haverá redução
significativa na redução da expansão.
Pode-se observar que para as condições e materiais utilizados na presente
pesquisa o lítio foi capaz de reduzir a expansão ao valor limite aceitável pela norma aos
16 dias, utilizando uma relação molar Li/Na
eq
de 7,00, mostrando sua eficiência na
redução da expansão de argamassas devido a RAS.
4.1.3. Expansão das Barras de Argamassa com Adição de LiNO
3
para o Seixo do P. Nossa Sra Aparecida
A Figura 17 apresenta o comportamento expansivo das barras de argamassa,
moldadas com a adição do LiNO
3
, utilizando o Seixo Nossa Sra. Aparecida, ao longo do
tempo, até a idade de ensaio de 30 dias, a partir da metodologia de ensaio apresentada
pela ASTM C-1260. As Figuras 18 e 19 mostram as variações na expansão das barras
moldadas com adição de LiNO
3
para as idades de 16 e 30 dias respectivamente. Na
Tabela 14 encontram-se apresentados os resultados de expansão das barras de
argamassa moldadas com a adição de LiNO
3
para cada relação Li/Na
eq
utilizada na
pesquisa, obtidos para as idades de 16 e 30 dias. Os resultados individuais ao longo do
tempo encontram-se apresentados no Apêndice B.
61
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Figura 67 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
para o Seixo
Figura 18 – Variações na expansão das barras de argamassas com/sem adição de LiNO
3
para o Seixo aos 16 dias
Potencialmente Reativo
Inócuo
Deletério
62
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Figura 19 – Variações na expansão das barras de argamassas com/sem adição de LiNO
3
para o Seixo aos 30 dias
Tabela 14 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
para o Seixo Nossa Sra. Aparecida
RM (Li/Na
eq
)
Idade (dia)
16 30
0,00
0,423 0,609
0,72
0,369 0,555
0,79
0,376 0,559
0,86
0,345 0,533
0,93
0,373 0,559
1,50
0,319 0,488
3,00
0,159 0,352
4,50
0,121 0,268
7,00
0,052 0,225
63
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Para as barras de argamassa com seixo observou-se que para todas as dosagens
testadas, as barras de argamassa apresentaram redução na expansão, como foi observado
também para as barras com basalto no item anterior. As barras de argamassa com seixo
apresentaram o mesmo comportamento na redução da expansão, com o aumento das
relações molares, das barras moldadas com basalto, mas apresentaram intensidades
diferentes de redução para as mesmas relações molares. No basalto a redução da
expansão diminuiu consideravelmente com o aumento da relação molar de 3,00 para
4,50 e 7,00, sendo que para o seixo esta redução ainda continuou com este aumento na
dosagem de lítio, não cessando a redução da expansão com o aumento da relação até
7,00. Isto demonstra que cada tipo de agregado necessita de uma quantidade diferente
de adição para reduzir a expansão a valores aceitáveis pela norma e possui também um
limite diferente de adição a qual a redução na expansão não tem mais efeito. Segundo
Hasparyk (2005), a reatividade do agregado é que governa a eficiência da adição na
redução da expansão devido a RAS, sendo assim variável os efeitos das adições na
intensidade de redução da expansão.
Apesar da variação da concentração ótima das adições devido reatividade do
agregado, o seixo apresentou a mesma dosagem de lítio utilizada no basalto, relação
molar igual a 7,00, para reduzir a expansão ao limite aceitável pela norma aos 16 dias,
mostrando sua eficiência na redução da expansão de argamassas devido a RAS.
4.1.4. Comparação dos Efeitos do LiNO
3
com o Cinza Volante
na reação álcali-sílica
A Figura 20 e 21 apresenta o comportamento expansivo das barras de
argamassa, moldadas com a adição de LiNO
3
e cinza volante, utilizando o Basalto Três
Irmãos e o Seixo Nossa Sra. Aparecida respectivamente, ao longo do tempo, até a idade
de ensaio de 30 dias, a partir da metodologia de ensaio apresentada pela ASTM C-1260.
Na Tabela 15 e 16 encontram-se apresentados os resultados de expansão das barras de
argamassa moldadas com a adição de LiNO
3
(Li/Na
eq
= 0; 0,72; 1,50; 4,50 e 7,00) e
cinza volante, obtidos para as idades de 16 e 30 dias para o basalto e o Seixo
respectivamente. Os resultados individuais ao longo do tempo encontram-se
apresentados no Apêndice B.
64
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Figura 20 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
e Cinza
Volante para o Basalto
Figura 21 – Expansão das barras de argamassa com/sem adição de LiNO
3
e Cinza
Volante para o Seixo Nossa Sra. Aparecida
Reativo
Potencialmente
Inócuo
Deletério
Potencialmente
Inócuo
Deletério
Reativo
65
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Tabela 15 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
e Cinza Volante para o Basalto
Adição Quantidade
Idade (dia)
16 30
LiNO
3
RM=0
0,598 0,632
RM=0,72
0,359 0,397
RM=1,50
0,208 0,269
RM=4,50
0,110 0,219
RM=7,00
0,070 0,205
Cinza Volante
60% cim. + 40%
Cinza Volante
0,072 0,162
Tabela 16 – Expansões (%) aos 16 e 30 dias das barras de argamassa moldadas
com/sem LiNO
3
e Cinza Volante para o Seixo
Adição Quantidade
Idade (dia)
16 30
LiNO
3
RM=0,00
0,423 0,609
RM=0,72
0,369 0,555
RM=1,50
0,319 0,488
RM=4,50
0,121 0,268
RM=7,00
0,052 0,225
Cinza Volante
70% cim. + 30%
Cinza Volante
0,066 0,137
As barras de argamassa foram preparadas com cinza volante para comparar os
efeitos de uma adição química com uma mineral na expansão devido a RAS. Observou-
se um comportamento diferente entre as curvas de expansão das barras com adição de
LiNO
3
e cinza volante. As curvas de expansão das barras com LiNO
3
tende a
acompanhar o desenvolvimento da curva das barras de controle sem o LiNO
3
para os
dois tipos de agregado, já as curvas de expansão do cinza volante apresentam um
comportamento de expansão mais retilínea para os dois tipos de agregado. No entanto,
pode-se observar, principalmente nas curvas de expansão das barras com basalto, que o
LiNO
3
tende a estabilizar a reação ao longo do ensaio, enquanto que as barras com cinza
66
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
volante continuam a expandir ao longo do ensaio. Ramyar et al. (2004) comparou os
efeitos de expansão de barras de argamassa moldadas com adição de lítio e cinza
volante através da ASTM C-1260 levando o ensaio até 56 dias, no qual demonstrou que
as barras contendo lítio cessaram as expansões ao longo dos 28 dias de ensaio, enquanto
que nas misturas contendo cinza volante as reações continuaram, aumentando as
expansões ao longo dos 56 dias de ensaio.
A diferença da quantidade de adição de cinza volante para reduzir a expansão ao
valor limite aceitável aos 16 dias para os dois agregados se deve a diferença de
reatividade dos agregados como já explicado no final do item 4.1.3.
4.2. CONDIÇÕES DE TRABALHABILIDADE E RESISTÊNCIA
À COMPRESSÃO
A Tabela 17 mostra os resultados das condições de trabalhabilidade de
argamassas moldadas com/sem adição de LiNO
3
. Na Tabela 19 encontram-se
apresentados os resultados de resistência à compressão dos corpos-de-prova de
argamassa moldadas com/sem a adição de LiNO
3
, obtidos para as idades de 3, 7 e 28
dias. A Figura 22 apresenta graficamente os resultados médios de resistência à
compressão ao longo do tempo.
Tabela 17 – Condições de Trabalhabilidade de argamassas moldadas com/sem
adição de LiNO
3
Argamassas
Diâmetros Ortogonais
(mm)
Média dos
Diâmetros
Ortogonais (mm)
Referência 194 209 201,5
Com LiNO
3
207 220 213,5
67
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Tabela 18 – Resistência à compressão dos corpos-de-prova (CPs) de argamassa
moldados com/sem adição de LiNO
3
Idade
(dia)
CPs
Resistência à Compressão (MPa)
CP1 CP2 CP3 CP4
Média
3
Referência
40,0 40,1 38,9 39,0 39,5
LiNO
3
37,6 38,0 34,3 36,0 36,4
7
Referência
40,7 41,2 37,7 37,9 39,4
LiNO
3
36,5 38,3 37,7 38,1 37,6
28
Referência
41,5 41,3 43,9 44,7 42,8
LiNO
3
43,7 45,7 44,5 42,7 44,1
Figura 22 – Resistência à compressão média dos corpos-de-prova ao longo do
tempo
68
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
A partir da Tabela 17 pode-se verificar que o lítio não afetou as condições de
trabalhabilidade, tendo uma diferença de aproximadamente 6,0% entre a condição de
trabalhabilidade da argamassa de referência com a da adição de lítio. Segundo Folliard
et al. (2003) se o composto de lítio estiver na forma de uma solução aquosa (solução
com 30% de LiNO
3
), a quantidade de água contida na solução deverá ser removida da
água de amassamento para manter a mesma relação a/c requerida pela norma. Como o
LiNO
3
empregado nesta pesquisa não estava em solução aquosa, pode-se fazer o seu
emprego na argamassa sem substituição da água de amassamento, não afetando assim
suas condições de trabalhabilidade.
A partir da Figura 22, verifica-se que o LiNO
3
não exerce efeito nas resistências
à compressão determinadas nas idades de 3, 7 e 28 dias. Observa-se que houve um
retardamento no ganho de resistência nas primeiras idades de 3 e 7 dias, ganhando
resistência e ultrapassando a resistência de controle aos 28 dias, mas com diferenças de
valores não significativos, podendo considerar que o lítio não afeta a resistência à
compressão e nem seu desenvolvimento ao longo do tempo até a idade de 28 dias.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste item estão apresentados as principais conclusões obtidas a partir dos
resultados do programa experimental, sendo válidas para as condições e materiais
estudados, e algumas sugestões para futuros trabalhos.
5.1. CONCLUSÕES
Para verificar os efeitos de uma adição química a base de LiNO
3
na reação
álcali-sílica em argamassa, foram realizados ensaios de expansão em barras de
argamassas utilizando diversas dosagens de lítio. Também foram moldadas barras de
argamassa com uma adição mineral a base de cinza volante a fim de comparar os efeitos
de redução na expansão de argamassas sujeitas a RAS entre uma adição mineral e
69
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
química. Foram verificados também os efeitos do LiNO
3
em algumas propriedades
mecânicas de argamassa, como resistência à compressão e condição de trabalhabilidade.
Com relação aos efeitos do lítio na redução da expansão de argamassas sujeitas a
RAS, o lítio mostrou-se eficiente na redução da expansão, reduzindo a expansão ao
limite aceitável pela norma de 0,10% aos 16 dias para os dois tipos de agregados
reativos utilizados. Sendo necessário uma relação molar Li/Na
eq
de 7,00 para reduzir a
expansão ao limite aceitável pela norma para os dois agregados utilizados, sendo este
valor válido para as condições e materiais estudados nesta pesquisa. Os agregados
apresentaram comportamentos semelhantes nas curvas de expansão com o aumento das
dosagens de lítio, mas com intensidades diferentes, mostrando que a reatividade do
agregado governa o efeito da adição na redução da expansão devido a RAS, sendo
variável a intensidade de redução da expansão para cada agregado. Além disto, as barras
de argamassa moldadas com basalto apresentaram um limite de adição, na qual a adição
do lítio não teve mais efeito significativo na redução da expansão com o seu aumento,
como mostrado em uma pesquisa realizada por Mo et al. (2003).
Na comparação dos efeitos de uma adição mineral e uma química na redução da
expansão devido a RAS, as curvas de expansão das argamassas moldadas com LiNO
3
tendiam a estabilizar a reação ao longo do ensaio, principalmente nas barras moldadas
com basalto, enquanto que as barras com cinza volante continuaram a expandir ao longo
do ensaio, como mostrado por Ramyar et al. (2004).
Na avaliação das propriedades das argamassas moldadas com LiNO
3
, a adição
de lítio não apresentou efeitos nas condições de trabalhabilidade e na resistência à
compressão dos corpos-de-prova. Isto demonstra uma vantagem do lítio em relação as
adições minerais que afetam algumas propriedades do concreto com o seu emprego na
substituição de parte do cimento.
O uso do LiNO
3
na redução da expansão devido a RAS mostrou-se ser eficiente
além de apresentar algumas vantagens em relação as adições minerais, mas ainda
existem muitas dúvidas em relação ao uso desta adição química. Com isto, o item a
seguir contém algumas sugestões de trabalhos que podem ser realizados futuramente
com o emprego destas adições na redução da expansão associadas a RAS.
70
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
5.2. SUGESTÕES
A seguir, serão apresentados algumas sugestões para futuros trabalhos relacionados ao
tema:
• Realização da mesma pesquisa procurando o melhor método de ensaio pra
quantificar a adição de lítio a valores compatíveis com o uso em campo,
comparando o método de ensaio da ASTM C-1260, o método de ensaio
modificado da ASTM C-1260 segundo Folliard et al. (2003) e o método de
ensaio da ASTM C-1293.
• Análise dos produtos formados na RAS com a adição de lítio através do
microscópio eletrônico de varredura (MEV), para melhor entendimento da ação
do lítio na RAS;
• Simulação da RAS em laboratório utilizando a adição de lítio, buscando
entender seus mecanismos de controle sobre a RAS;
•
Estudar os efeitos do lítio na expansão devido a RAS ao longo prazo; e
•
Correlacionar todas as vantagens, desvantagens entre as adições minerais e
químicas para auxiliar na escolha da melhor adição para a utilização prática na
construção de um empreendimento sujeito a ocorrência da RAS e do uso
conjunto destas adições.
71
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
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73
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
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76
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
APÊNDICE A – DADOS DA GRANULOMETRIA DOS
AGREGADOS
77
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Granulometria do basalto (19 mm) procedente da Pedreira Três Irmãos de
Andradina – SP que foi empregado
Granulometria do seixo (25 mm) procedente do Porto N. Sra. de Aparecida de
Três Lagoas – MS que foi empregado
78
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
APÊNDICE B – DADOS DE EXPANSÃO PELO MÉTODO DA
ASTM C-1260 DO BASALTO DA PEDREIRA TRÊS IRMÃOS
79
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa de controle, até 30 dias.
IDADE BASALTO
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,040 0,044 0,036 0,040
5 0,274 0,285 0,299 0,286
7 0,403 0,445 0,476 0,441
9 0,526 0,522 0,559 0,536
12 0,575 0,559 0,600 0,578
14 0,587 0,567 0,611 0,588
16 0,596 0,577 0,621 0,598
19 0,605 0,586 0,631 0,607
21 0,611 0,592 0,638 0,614
23 0,615 0,595 0,641 0,617
29 0,627 0,606 0,652 0,628
30 0,630 0,609 0,656 0,632
80
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.72, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,72
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,020 0,020 0,021 0,020
5 0,121 0,126 0,137 0,128
7 0,198 0,206 0,219 0,208
9 0,261 0,265 0,285 0,270
12 0,317 0,316 0,339 0,324
14 0,340 0,336 0,360 0,345
16 0,354 0,349 0,372 0,359
19 0,364 0,358 0,381 0,368
21 0,372 0,365 0,389 0,375
23 0,377 0,372 0,394 0,381
26 0,382 0,373 0,403 0,386
28 0,386 0,380 0,408 0,392
30 0,389 0,398 0,404 0,397
81
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.79, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,79
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,030 0,030 0,030 0,030
5 0,128 0,134 0,132 0,131
7 0,206 0,213 0,209 0,209
9 0,270 0,277 0,276 0,274
12 0,325 0,331 0,331 0,329
14 0,344 0,349 0,350 0,348
16 0,356 0,360 0,363 0,360
19 0,367 0,371 0,375 0,371
21 0,373 0,377 0,381 0,377
23 0,377 0,380 0,385 0,381
26 0,382 0,385 0,390 0,386
28 0,386 0,389 0,395 0,390
30 0,388 0,391 0,396 0,391
82
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.86, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,86
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,019 0,018 0,017 0,018
5 0,098 0,100 0,097 0,098
7 0,173 0,167 0,168 0,170
9 0,237 0,229 0,229 0,232
12 0,296 0,290 0,286 0,291
14 0,320 0,312 0,308 0,313
16 0,333 0,326 0,322 0,327
19 0,347 0,341 0,336 0,342
21 0,354 0,349 0,344 0,349
23 0,359 0,353 0,349 0,353
26 0,365 0,359 0,354 0,359
28 0,368 0,365 0,358 0,364
30 0,371 0,368 0,361 0,366
83
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.93, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,93
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,021 0,025 0,023 0,023
5 0,094 0,098 0,094 0,095
7 0,163 0,170 0,163 0,165
9 0,220 0,231 0,218 0,223
12 0,269 0,281 0,267 0,273
14 0,286 0,301 0,286 0,291
16 0,297 0,313 0,298 0,303
19 0,310 0,326 0,310 0,315
21 0,317 0,335 0,316 0,323
23 0,321 0,338 0,322 0,327
26 0,327 0,342 0,326 0,332
28 0,330 0,347 0,330 0,335
30 0,333 0,350 0,334 0,339
84
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 1.50, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 1,50
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,011 0,011 0,011 0,011
5 0,033 0,032 0,031 0,032
7 0,068 0,061 0,058 0,062
9 0,112 0,103 0,100 0,105
12 0,169 0,162 0,158 0,163
14 0,194 0,190 0,187 0,190
16 0,210 0,207 0,208 0,208
19 0,226 0,224 0,225 0,225
21 0,235 0,233 0,234 0,234
23 0,245 0,245 0,246 0,245
28 0,256 0,257 0,269 0,261
30 0,266 0,268 0,272 0,269
85
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 3.00, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 3,00
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,016 0,016 0,016 0,016
5 0,022 0,023 0,024 0,023
7 0,031 0,033 0,030 0,031
9 0,044 0,048 0,044 0,045
14 0,095 0,101 0,096 0,097
16 0,120 0,132 0,129 0,127
19 0,145 0,162 0,160 0,156
21 0,163 0,178 0,177 0,173
23 0,176 0,191 0,191 0,186
26 0,181 0,196 0,196 0,191
28 0,186 0,202 0,204 0,197
30 0,194 0,211 0,213 0,206
86
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 4.50, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 4,50
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,022 0,022 0,020 0,022
5 0,026 0,023 0,024 0,025
7 0,028 0,026 0,028 0,027
9 0,044 0,044 0,044 0,044
12 0,063 0,068 0,064 0,065
14 0,088 0,082 0,090 0,087
16 0,110 0,106 0,114 0,110
19 0,143 0,143 0,150 0,145
21 0,161 0,162 0,173 0,165
23 0,180 0,180 0,191 0,184
26 0,200 0,201 0,209 0,203
28 0,207 0,209 0,215 0,210
30 0,216 0,217 0,224 0,219
87
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 7.00, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 7.00
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,009 0,009 0,009 0,009
5 0,015 0,015 0,015 0,015
7 0,019 0,019 0,020 0,019
9 0,030 0,028 0,027 0,028
12 0,046 0,043 0,042 0,044
14 0,058 0,054 0,051 0,055
16 0,075 0,069 0,065 0,070
21 0,151 0,146 0,141 0,146
23 0,169 0,170 0,164 0,168
26 0,181 0,185 0,170 0,181
28 0,187 0,194 0,187 0,189
30 0,204 0,209 0,202 0,205
88
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do basalto para as 3 barras de
argamassa com adição de Cinza Volante de 40%, até 30 dias.
IDADE Cinza Volante 40%
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,012 0,013 0,010 0,012
5 0,017 0,018 0,018 0,018
7 0,024 0,026 0,024 0,025
9 0,035 0,037 0,035 0,036
14 0,060 0,059 0,059 0,059
16 0,071 0,071 0,073 0,072
19 0,092 0,093 0,093 0,093
21 0,105 0,107 0,108 0,107
23 0,118 0,122 0,124 0,122
26 0,132 0,134 0,135 0,133
28 0,145 0,145 0,148 0,146
30 0,161 0,160 0,164 0,162
89
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
APÊNDICE C – DADOS DE EXPANSÃO PELO MÉTODO DA
ASTM C-1260 DO SEIXO DO P. NOSSA Sra. DE APARECIDA
90
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do procedente da P. Nossa Sra.
Aparecida para as 3 barras de argamassa de controle, até 30 dias.
IDADE SEIXO
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,010 0,010 0,008 0,009
5 0,067 0,071 0,066 0,068
7 0,142 0,149 0,143 0,145
9 0,219 seixo 0,227 0,223 0,223
12 0,324 0,336 0,328 0,329
14 0,369 0,378 0,378 0,375
16 0,431 0,419 0,420 0,423
19 0,463 0,469 0,476 0,470
21 0,493 0,499 0,505 0,499
23 0,524 0,528 0,536 0,529
29 0,594 0,598 0,603 0,598
30 0,603 0,608 0,616 0,609
91
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.72, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,72
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,015 0,015 0,015 0,015
5 0,057 0,063 0,059 0,060
7 0,115 0,128 0,117 0,120
9 0,194 0,210 0,188 0,197
12 0,280 0,309 0,275 0,288
14 0,323 0,359 0,317 0,333
16 0,358 0,397 0,351 0,369
19 0,404 0,450 0,394 0,416
21 0,432 0,480 0,422 0,445
23 0,457 0,508 0,447 0,471
26 0,493 0,547 0,483 0,508
28 0,516 0,573 0,506 0,532
30 0,539 0,597 0,528 0,555
92
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.79, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,79
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,016 0,016 0,016 0,016
5 0,059 0,059 0,060 0,059
7 0,119 0,116 0,121 0,119
9 0,196 0,188 0,200 0,195
12 0,290 0,285 0,303 0,293
14 0,335 0,329 0,351 0,338
16 0,373 0,366 0,390 0,376
19 0,418 0,412 0,439 0,423
21 0,445 0,439 0,466 0,450
23 0,470 0,466 0,494 0,477
26 0,504 0,500 0,531 0,512
28 0,527 0,525 0,556 0,536
30 0,551 0,547 0,580 0,559
93
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.86, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,86
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,012 0,010 0,012 0,012
5 0,049 0,051 0,052 0,050
7 0,092 0,098 0,100 0,097
9 0,152 0,168 0,169 0,163
12 0,242 0,263 0,268 0,258
14 0,288 0,314 0,318 0,306
16 0,326 0,353 0,357 0,345
19 0,369 0,398 0,403 0,390
21 0,399 0,429 0,434 0,420
23 0,425 0,456 0,460 0,447
26 0,471 0,494 0,496 0,487
28 0,487 0,519 0,521 0,509
30 0,509 0,543 0,546 0,533
94
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 0.93, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 0,93
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,019 0,021 0,021 0,021
5 0,052 0,057 0,057 0,055
7 0,102 0,110 0,109 0,107
9 0,170 0,184 0,177 0,177
12 0,271 0,295 0,280 0,282
14 0,320 0,348 0,330 0,333
16 0,359 0,391 0,369 0,373
19 0,404 0,443 0,417 0,421
21 0,431 0,472 0,447 0,450
23 0,453 0,499 0,470 0,474
26 0,490 0,540 0,507 0,513
28 0,514 0,566 0,530 0,537
30 0,536 0,590 0,552 0,559
95
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 1.50, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 1,50
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,019 0,021 0,021 0,020
5 0,043 0,046 0,038 0,042
7 0,075 0,075 0,066 0,072
9 0,128 0,122 0,113 0,121
12 0,232 0,217 0,206 0,219
14 0,292 0,269 0,259 0,273
16 0,341 0,315 0,302 0,319
19 0,391 0,360 0,344 0,365
21 0,417 0,383 0,367 0,389
23 0,445 0,409 0,392 0,416
28 0,499 0,448 0,428 0,458
30 0,525 0,480 0,459 0,488
96
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 3.00, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 3,00
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,011 0,013 0,013 0,012
5 0,018 0,018 0,020 0,019
7 0,028 0,029 0,030 0,029
9 0,047 0,048 0,048 0,048
14 0,114 0,117 0,118 0,116
16 0,157 0,159 0,162 0,159
19 0,212 0,215 0,229 0,219
21 0,246 0,246 0,258 0,250
23 0,275 0,274 0,289 0,279
26 0,299 0,298 0,320 0,306
28 0,321 0,317 0,343 0,327
30 0,346 0,342 0,369 0,352
97
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 4.50, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 4,50
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,016 0,014 0,015 0,015
5 0,019 0,017 0,019 0,019
7 0,022 0,020 0,022 0,021
9 0,038 0,039 0,040 0,039
12 0,061 0,064 0,062 0,063
14 0,089 0,096 0,091 0,092
16 0,117 0,129 0,120 0,122
19 0,158 0,173 0,163 0,165
21 0,183 0,199 0,189 0,190
23 0,201 0,220 0,209 0,210
26 0,232 0,250 0,241 0,241
28 0,242 0,261 0,248 0,250
30 0,258 0,280 0,266 0,268
98
Domingos Jorge Ferreira da Silva. Dissertação de Mestrado. Ilha Solteira: PPGEC/UNESP
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com relação molar Li/Na
e
de 7.00, até 30 dias.
IDADE Li/Na
e
= 7.00
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,009 0,007 0,009 0,008
5 0,014 0,011 0,012 0,012
7 0,017 0,015 0,017 0,016
9 0,023 0,024 0,025 0,024
12 0,033 0,032 0,035 0,033
14 0,040 0,041 0,044 0,042
16 0,050 0,051 0,055 0,052
21 0,111 0,113 0,121 0,115
23 0,136 0,142 0,148 0,142
26 0,167 0,172 0,181 0,173
28 0,194 0,194 0,203 0,197
30 0,220 0,223 0,232 0,225
99
Estudo dos efeitos do nitrato de lítio na expansão de argamassas sujeitas a reação álcali-sílica
Resultados de expansão (%), ao longo do tempo, do seixo para as 3 barras de
argamassa com adição de Cinza Volante de 30%, até 30 dias.
IDADE Cinza Volante 30%
(dia) BAR. 1 BAR. 2 BAR. 3 BAR. m
0 0,000 0,000 0,000 0,000
2 0,007 0,007 0,007 0,007
5 0,017 0,015 0,014 0,015
7 0,023 0,022 0,022 0,022
9 0,031 0,030 0,031 0,030
14 0,046 0,039 0,045 0,043
16 0,056 0,051 0,052 0,053
19 0,068 0,064 0,065 0,066
21 0,088 0,084 0,081 0,084
23 0,095 0,089 0,089 0,091
28 0,131 0,123 0,122 0,125
30 0,142 0,135 0,134 0,137
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