UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N^o 209

ANA LÍVIA ZEITUNE DE PAULA SILVEIRA

RESUMO

A reação álcali-agregado é um processo químico no qual alguns constituintes mineralógicos do agregado reagem com hidróxidos alcalinos (provenientes do cimento, água de amassamento, agregados, pozolanas, agentes externos, etc) que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto.
O presente trabalho enfatiza o tema específico, Reação Álcali-Carbonato (RAC) hoje ainda pouco estudado no Brasil, porém estuda as outras reações que podem ocorrer no concreto, como álcali-sílica e álcali-silicato.
Foram caracterizados seis (06) diferentes tipos de rochas carbonáticas, utilizando-se as técnicas: análise petrográfica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e análise química. Para conhecer o comportamento reativo destas rochas, as mesmas foram ensaiadas segundo a ASTM C – 586/92, ASTM C-1105/95, ASTM C - 1260/01 e AAR 23.26-A. Os prismas de concreto, ASTM C-1105/95, foram moldados segundo o mesmo traço da dosagem do concreto de uma barragem com mais de 33 anos de construção e que utilizou agregado carbonático. Esse concreto foi utilizado como referência para a pesquisa. Todos esses compósitos de cimento foram analisados pelas mesmas técnicas citadas acima.
Os resultados obtidos indicam que quando a reação envolve desdolomitização, podem-se formar novas fases minerais, definidas como calcita e brucita ou um silicato de magnésio de composição e estrutura mais complexa. Verificou-se, ainda, que o Mg não necessariamente tem que provir da dolomita, pois a reação pode ocorrer com este elemento químico oriundo de outro mineral, como neste estudo, a antigorita.
As rochas potencialmente reativas para a RAC apresentam textura, geralmente, constituída por romboedros de dolomita em uma matriz calcítica fina com argilas e quartzo. Pode-se constatar também que, para se definir a existência da RAC, várias feições macro e microscoscópicas devem ocorrer associadas. Neste trabalho, algumas amostras que apresentavam as características favoráveis à RAC não reagiram, enquanto que, amostras que não apresentaram feições típicas reagiram.
Feições macroscópicas indicativas de RAC são fraturamento com a geração de fragmentos equidimensionais, bordas de reação, entre outras. Indicadores microscoscópicos incluem bordas de reação e microfraturamento, além da neoformação de carbonatos e minerais contendo magnésio, óxido ou silicato.
Pelos resultados dos experimentos, pode-se identificar a possível presença da reação pelo monitoramento da quantidade de dolomita consumida e produção de calcita nas rochas analisadas, após serem submetidas aos ensaios de expansão.
Também foi evidenciado que as rochas carbonáticas podem contribuir para a reação álcali-silicato, pois apresentam na sua composição silicatos, que reagem e se transformam, portanto, fonte para a formação de novos produtos expansivos.

ANA LÍVIA ZEITUNE DE PAULA SILVEIRA

ABSTRACT

Alkali-aggregate reaction is a chemical process where some of the mineralogical compounds of the aggregate react with the alkaline hydroxides (from cement, mixing water, aggregates, pozzolan, external agents, etc.) that are dissolved in the solution of the concrete pores.
This dissertation emphasizes the specific Alkali-Carbonate Reaction (ACR) theme, which is still not largely studied in Brazil, but also studies some other common reactions at the concrete, as alkali-silica and alkali-silicate.
Six different types of carbonatic rocks were studied. The characterization methods were: petrographic analysis; X-ray powder diffraction; scanning electronic microscopy and chemical analysis. In order to investigate the reactive behavior of the rocks, they were essayed after ASTM C – 586/92, ASTM C-1105/95, ASTM C - 1260/01 and AAR 23.26-A. The concrete prisms, ASTM C-1105/95, were molded with the same composition of a specific dam concrete that was built 30 years ago with carbonatic aggregates. All these cement composites were analyzed by the same techniques used for the carbonatic aggregates.
This research showed that when dedolomitization takes place in a reaction, some new mineral phases can be formed. These were identified as calcite and brucite or a magnesium silicate with more complex structure and chemical composition. The laboratory essays showed that there were two different mineral sources of magnesium: dolomite and antigorite.
Another conclusion was that the rocks that were potentially reactive to the ACR usually showed texture of a fine clay calcitic matrix with dolomite rhombohedra and quartz. Some unexpected results pointed out the necessity of several macro and micro characteristics of the rocks occurring simultaneously in order to promote the ACR. In this research some of the typical samples for the ACR didn’t react, at the same time that non-typical ones did react.
Some of the observed macroscopic features indicating ACR are: fracturing in equidimensional fragments and reaction rims.  Microscopic indicatives are reaction rims and micro fracturing, as well as carbonate, magnesium oxide and magnesium silicate neoformation.
This research showed that one can notice the ACR by monitoring the consumed amount of dolomite and by the production of calcite in the samples essayed in expansion tests. This study also showed that carbonatic rocks can also contribute to the alkali-silicate reaction because they have silicates in their composition which can react and transform to new ones.