Este estudo se propôs a avaliar a influência da cristalinidade e da deformação do quartzo na ocorrência da reação álcali-agregado. A influência da cristalinidade do quartzo foi analisada através da mesóstase, material intersticial que constitui as rochas vulcânicas, que é um material composto por grãos sub-microscópicos de quartzo e feldspatos. Para tanto foram selecionadas duas rochas vulcânicas, constituídas por quartzo em diferentes quantidades e com diferentes graus de cristalinidade: um basalto, com pouca quantidade de sílica, sem quartzo livre e cuja mesóstase apresenta grãos pobremente cristalizados; e um riolito, com grande quantidade de sílica e de quartzo livre, além de uma mesóstase com grãos melhor cristalizados. A caracterização da cristalinidade do quartzo mostrou que a mesóstase, que tem aparência de material amorfo em microscopia ótica, apresenta diferentes feições quando observada através de microscopia eletrônica de varredura: mesóstase com grãos criptocristalinos de quartzo e K-feldspatos (Mm); mesóstase com grãos de quartzo e feldspato microcristalinos (Mq); mesóstase constituída predominantemente por argilominerais (Ma). Relacionando-se essas características com a reatividade das rochas verificou-se que o quartzo presente nas mesóstases Mm e Mq reage rápida e intensamente, sobressaindo-se à dissolução da mesóstase Mm, enquanto os grãos da mesóstase Ma são preservados. Através da compração dessas constatações, obtidas com o basalto e o riolito, com as características do material intersticial de um basalto inócuo, em ensaios acelerados e em campo, verificou-se que seu material intersticial da rocha inócua possui pouca quantidade de sílica livre (quartzo). Isso evidencia que a reatividade das rochas vulcânicas está relacionada à quantidade de sílica livre presente (quartzo) e a velocidade de ocorrência da reação com a cristalinidade do quartzo constituinte da mesóstase (Mm). A influência da deformação do quartzo no desencadeamento da reação álcali-agregado foi avaliada através do estudo de rochas graníticas com diferentes graus de deformação: uma rocha pouco deformada (granito), uma rocha com deformação intermediária (proto-milonito) e uma rocha muito deformada (orto-milonito). Os graus de deformação do quartzo foram caracterizados, através de microscopia ótica, como: grau 0= ausência de deformação; grau 1= grãos pouco deformados, com extinção ondulante leve; grau 2= quartzo muito deformado, com forte extinção ondulante, chegando a formar bandas de deformação; grau 3= forte deformação, com formação de subgrãos; grau 4= grãos recristalizados. O estudo mostrou que a presença preponderante de quartzo com grau 2 nas rochas denota uma maior velocidade de desencadeamento da reação álcali-agregado. A partir dessa constatação efetuou-se a avaliação das características texturais dos grãos de quartzo de rochas reativas em campo, verificando-se que quanto maior a quantidade de grãos com grau 2 mais rápida a ocorrência da reação em campo. / This research aims to study the influence of crystallinity and deformation of quartz to the occurrence of alkali-aggregate reaction. The influence of the cristallinitiy of quartz was analyzed through the interstitial material (volcanic glass/mesostase) into volcanic rocks. This material is composing by sub-microscopic grains of quartz and feldspars, thus it was selected a basaltic rock, with poor crystallized interstitial material and low silica content; and a rhyolitic rock, with better crystallized interstitial material and high silica content. The characterization of the crystallinity of the quartz showed that interstitial mesostase has appearance of amorphous material on the optical microscopy, but, at scanning electron microscopy it was observe the following features: mesostase with microcrystalline grains of quartz and K-feldspar (Mm); mesostase with better crystallized grains of quartz and K-feldspar (Mq); mesostase with clay predominantly (Ma). Reactivity potential tests showed that quartz in Mm and Mq react quickly and intensely, especially Mm, while quartz in Ma was preserved. Comparing these evidences, obtained with basalt and rhyolite, with interstitial material into innocuous basalt, it was found that interstitial material in innocuous rock has smaller amount of free silica (quartz). It proof that reactivity of volcanic rocks is related to the amount of free silica present into the rocks and poor cristalinity of quartz into mesostase make alkali-aggregate reaction quickness (Mm). The influence of the deformation of quartz on alkali-aggregate reaction was analyzed through granitic rocks with different degrees of deformation: a rock with very little deformation (granite), a medium deformed rock (proto-mylonite), a very deformed rock (orto-mylonite). Deformation degree of quartz was characterized through optical microscopy as follows: order 0= absence of the deformation; order 1= slightly deformed grain (weak ondulatory extinction); order 2= very deformed quartz, with strong ondulatory extinction and forming deformation bands; order 3= very deformed quartz, with formation of sub-grains, order 4= recrystallized quartz. The study showed that rocks with most quartz „order 2‟ denotes the development of alkali-aggregate reaction faster than rocks with other „orders‟ deformation of the quartz. From this conclusion it was obseve the textural characteristics of quartz grains in reative rocks on the field, confirming that quartz with deformation bands cause alkali-aggregate reaction quickly.

A reação química que ocorre entre os hidróxidos alcalinos presentes nos poros do concreto e alguns minerais constituintes dos agregados tem causado sérios danos às estruturas. Até o presente momento a prevenção é a melhor forma de evitar que a reação se desencadeie, uma vez que as soluções remediativas ainda necessitam de estudos mais aprofundados para serem implementadas. Neste sentido, a utilização de adições pozolânicas no concreto tem se mostrado uma alternativa eficaz, sendo que a forma mais fácil de empregá-las é através do uso de cimentos compostos com adições. Porém, são poucos os estudos encontrados avaliando a capacidade desses cimentos na prevenção da reação. No Brasil, além dessa lacuna de conhecimento, faltam informações sobre a reatividade dos agregados utilizados no concreto. Então, o presente estudo avaliou a reatividade dos agregados mais utilizados para confecção de concreto nos estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul frente à utilização de quatro tipos de cimento: CP V-ARI, CP V-ARI RS, CP IV e CP II-Z. Os métodos utilizados para essa avaliação foram a análise petrográfica, o ensaio acelerado das barras de argamassa, a microscopia eletrônica de varredura e a espectometria por dispersão de energia. Os resultados da análise petrográfica mostraram que todos os 40 agregados coletados possuem minerais reativos. As expansões medidas no ensaio acelerado acabaram por confirmar a potencialidade reativa desses minerais, pois todas as amostras moldadas com o CP V-ARI, o CP V-ARI RS e o CP II-Z foram classificadas como reativas ou potencialmente reativas, isto é, somente o CP IV foi eficaz para inibir as expansões deletérias. Por outro lado, as análises microscópicas mostraram que mesmo nos prismas menos expansivos houve a formação do gel sílico-alcalino, porém este ficou incluso nos poros da argamassa. Outra conclusão percebida foi a de que as maiores expansões ocorreram com os agregados de origem ígnea vulcânica, principalmente com os basaltos, que além de serem constituídos por minerais muito finos, apresentam em sua matriz mesóstases silicosas amorfas, também conhecidas como vidro vulcânico. / The chemical reaction that occurs between alkali hydroxides contained in concrete pores and some minerals contained in aggregates has been causing serious hazards to concrete structures. So far, prevention is the best way to avoid the occurrence of this reaction, once the solutions to repair the damage still need deeper researches to be implemented. Therefore, the use of Portland cements containing pozzolanic admixtures to produce has been an effective alternative. But there are few researches on the capability of those prevent reaction to occur. In Brazil, besides the lack of knowledge, there is little information about the reactivity of the aggregates applied in concrete production. So this research aimed to evaluate the reactivity of the most used aggregate to produce concrete in the states of Parana, Santa Catarina, and Rio Grande do Sul by testing four different types of cements as described: CP V-ARI, CP V-ARI RS, CP IV and CP II-Z. The methods applied to carry out this evaluation were the petrography analysis, the accelerated mortar bar test, scanning electron microscopy, and the dispersive energy spectrometry. The results obtained showed that all the forty aggregate samples collected have reactive minerals in their composition. The measured expansions during the accelerated test confirmed the reactive potentiality of these minerals, because all samples obtained from the CP V-ARI, CP V-ARI RS, and CP IV were classified as being reactive or potentially reactive, which means that CP IV was the only one capable of inhibit the hazardous expansion. On the other hand, the microscopic analyses showed, even in the less expansive prisms, that the formation of silica-alkaline gel has occurred, but this gel has remained in the pores of the mortar. Another conclusion of this research was that larger expansions occurred with the aggregates from volcanic igneous origin, especially basalts that, besides contained very fine minerals, presented in its matrix amorphous silica, also known as volcanic glass.

Este estudo se propôs a avaliar a influência da cristalinidade e da deformação do quartzo na ocorrência da reação álcali-agregado. A influência da cristalinidade do quartzo foi analisada através da mesóstase, material intersticial que constitui as rochas vulcânicas, que é um material composto por grãos sub-microscópicos de quartzo e feldspatos. Para tanto foram selecionadas duas rochas vulcânicas, constituídas por quartzo em diferentes quantidades e com diferentes graus de cristalinidade: um basalto, com pouca quantidade de sílica, sem quartzo livre e cuja mesóstase apresenta grãos pobremente cristalizados; e um riolito, com grande quantidade de sílica e de quartzo livre, além de uma mesóstase com grãos melhor cristalizados. A caracterização da cristalinidade do quartzo mostrou que a mesóstase, que tem aparência de material amorfo em microscopia ótica, apresenta diferentes feições quando observada através de microscopia eletrônica de varredura: mesóstase com grãos criptocristalinos de quartzo e K-feldspatos (Mm); mesóstase com grãos de quartzo e feldspato microcristalinos (Mq); mesóstase constituída predominantemente por argilominerais (Ma). Relacionando-se essas características com a reatividade das rochas verificou-se que o quartzo presente nas mesóstases Mm e Mq reage rápida e intensamente, sobressaindo-se à dissolução da mesóstase Mm, enquanto os grãos da mesóstase Ma são preservados. Através da compração dessas constatações, obtidas com o basalto e o riolito, com as características do material intersticial de um basalto inócuo, em ensaios acelerados e em campo, verificou-se que seu material intersticial da rocha inócua possui pouca quantidade de sílica livre (quartzo). Isso evidencia que a reatividade das rochas vulcânicas está relacionada à quantidade de sílica livre presente (quartzo) e a velocidade de ocorrência da reação com a cristalinidade do quartzo constituinte da mesóstase (Mm). A influência da deformação do quartzo no desencadeamento da reação álcali-agregado foi avaliada através do estudo de rochas graníticas com diferentes graus de deformação: uma rocha pouco deformada (granito), uma rocha com deformação intermediária (proto-milonito) e uma rocha muito deformada (orto-milonito). Os graus de deformação do quartzo foram caracterizados, através de microscopia ótica, como: grau 0= ausência de deformação; grau 1= grãos pouco deformados, com extinção ondulante leve; grau 2= quartzo muito deformado, com forte extinção ondulante, chegando a formar bandas de deformação; grau 3= forte deformação, com formação de subgrãos; grau 4= grãos recristalizados. O estudo mostrou que a presença preponderante de quartzo com grau 2 nas rochas denota uma maior velocidade de desencadeamento da reação álcali-agregado. A partir dessa constatação efetuou-se a avaliação das características texturais dos grãos de quartzo de rochas reativas em campo, verificando-se que quanto maior a quantidade de grãos com grau 2 mais rápida a ocorrência da reação em campo. / This research aims to study the influence of crystallinity and deformation of quartz to the occurrence of alkali-aggregate reaction. The influence of the cristallinitiy of quartz was analyzed through the interstitial material (volcanic glass/mesostase) into volcanic rocks. This material is composing by sub-microscopic grains of quartz and feldspars, thus it was selected a basaltic rock, with poor crystallized interstitial material and low silica content; and a rhyolitic rock, with better crystallized interstitial material and high silica content. The characterization of the crystallinity of the quartz showed that interstitial mesostase has appearance of amorphous material on the optical microscopy, but, at scanning electron microscopy it was observe the following features: mesostase with microcrystalline grains of quartz and K-feldspar (Mm); mesostase with better crystallized grains of quartz and K-feldspar (Mq); mesostase with clay predominantly (Ma). Reactivity potential tests showed that quartz in Mm and Mq react quickly and intensely, especially Mm, while quartz in Ma was preserved. Comparing these evidences, obtained with basalt and rhyolite, with interstitial material into innocuous basalt, it was found that interstitial material in innocuous rock has smaller amount of free silica (quartz). It proof that reactivity of volcanic rocks is related to the amount of free silica present into the rocks and poor cristalinity of quartz into mesostase make alkali-aggregate reaction quickness (Mm). The influence of the deformation of quartz on alkali-aggregate reaction was analyzed through granitic rocks with different degrees of deformation: a rock with very little deformation (granite), a medium deformed rock (proto-mylonite), a very deformed rock (orto-mylonite). Deformation degree of quartz was characterized through optical microscopy as follows: order 0= absence of the deformation; order 1= slightly deformed grain (weak ondulatory extinction); order 2= very deformed quartz, with strong ondulatory extinction and forming deformation bands; order 3= very deformed quartz, with formation of sub-grains, order 4= recrystallized quartz. The study showed that rocks with most quartz „order 2‟ denotes the development of alkali-aggregate reaction faster than rocks with other „orders‟ deformation of the quartz. From this conclusion it was obseve the textural characteristics of quartz grains in reative rocks on the field, confirming that quartz with deformation bands cause alkali-aggregate reaction quickly.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-29Bitstream added on 2014-06-13T20:32:50Z : No. of bitstreams: 1 mizumoto_c_me_ilha.pdf: 6141199 bytes, checksum: d708c1fab69dfe7948269a1d6ffae9a2 (MD5) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / A reação álcali-agregado (RAA) é um fenômeno expansivo que ocorre em diversas estruturas de concreto que vivenciam freqüentes condições de umidade. O princípio desta reação fundamenta-se em interações químicas entre a sílica constituinte do agregado e os álcalis presentes no concreto, em presença de umidade. O produto formado é um “gel” expansivo que ocasiona processos de fissuração e deslocamentos diferenciais em estruturas de concreto. Atualmente, vários centros de pesquisa têm estudado diversas formas de diagnosticar a presença da reação em estruturas degradadas e avaliar previamente o potencial reativo dos agregados empregados nas obras civis. Os métodos comumente empregados na avaliação da RAA envolvem ensaios laboratoriais normalizados pela NBR 15577 (ABNT, 2008) e técnicas qualitativas de campo. Dentre estas técnicas destaca-se o teste da mancha, que identifica a presença da reação de forma imediata pela formação de tonalidades características em regiões afetadas do concreto. Neste contexto, a presente pesquisa objetivou investigar a RAA em testemunhos de concreto e em diferentes litologias de agregado por análises laboratoriais e técnicas qualitativas. No trabalho desenvolvido foi estudada a composição físico-química de produtos extraídos da RAA e dos materiais componentes dos testemunhos, além de estudos da reatividade potencial dos agregados constituintes por análises mineralógicas e ensaios acelerados de argamassa e concreto, sendo complementados por estudos microestruturais e testes qualitativos (método da mancha). Os resultados mostraram a diversidade na composição de xerogéis da RAA e incompatibilidades nos resultados dos ensaios de reatividade em agregados. Os testes colorimétricos apresentaram um desempenho satisfatório no indicativo da RAA, além de distinguir a presença de outras manifestações patológicas nos concretos e compósitos estudados / The alkali-aggregate reaction (AAR) is an expansion phenomenon that occurs in diverse concrete structures that live in frequently conditions of humidity. The principle of this reaction is based on chemical interactions between the constituent yield of the aggregate and the alkalis of the concrete, in humidity presence. The created product is an expansion gel that generates processes of cracking and differential displacements in concrete structures. Nowadays, many research centers have studied diverse forms to diagnose the presence of the reaction in degraded structures and to previously evaluate the potential reactivity of aggregates used in civil buildings. The common methods used in the evaluation of the RAA involved laboratory assays normalized by NBR 15577 (ABNT, 2008) and qualitative techniques of yield. Among these techniques, the staining method detached which identifies the presence of the reaction of immediate form for the formation of characteristic shade in affected regions of the concrete. In context, the present research objectified to investigate the AAR in concrete core and different lithology of aggregate, being approached laboratory assays and qualitative techniques. It was studied the composition physical-chemistry of extracted products of the AAR and the component materials of concrete core, besides studies of the potential reactivity of constituent aggregates for mineralogical assays and mortar bar test and concrete prisms. Also complemented by microstructure studies and qualitative tests (staining method).The results showed diverseness composition of xerogels of the AAR and incompatibilities in the results of the reactivity assays in aggregates. The staining tests showed satisfactory performances in the indicative of the AAR with regard of the presence of other pathological manifestations in concrete and cement composites

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-08Bitstream added on 2014-06-13T20:32:51Z : No. of bitstreams: 1 zoilo_cs_me_ilha.pdf: 12699261 bytes, checksum: 406869a1e5d7660e35ad7822ccd54760 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A reação química que ocorre no concreto entre os álcalis oriundos predominantemente do cimento e a sílica amorfa proveniente do agregado gera um produto higroscópico e expansivo que pode causar sérios danos à estrutura. Este processo é conhecido como reação álcaliagregado (RAA). A expansão provocada pelo produto da reação pode levar uma estrutura a apresentar elevados deslocamentos diferenciais e ao surgimento de fissuras com movimentações evolutivas, entre outros tipos de problemas operacionais. A Usina Hidrelétrica (UHE) de Jaguari, pertencente à Companhia Energética de São Paulo (CESP), tem apresentado problemas relacionados à ocorrência de RAA desde a década de 80, aproximadamente dez anos após o término da sua construção, o que torna imprescindível monitorar os deslocamentos, avaliar a intensidade e a duração do fenômeno e verificar a necessidade de intervenções antecipadas para que seu perfeito funcionamento não fique comprometido. Diante disto, fez-se necessário e oportuno investigar o concreto da usina e realizar a implantação de um sistema de monitoramento para acompanhamento do fenômeno expansivo. Este trabalho contempla o relato do desenvolvimento de um projeto para o monitoramento das estruturas da tomada d’água da UHE Jaguari, demonstrando detalhadamente as justificativas e particularidades das técnicas utilizadas e das instalações no local e faz uma análise preliminar dos resultados das medições verificados por um período de tempo relativo ao projeto e suas indicações para a tomada d’água. O sistema de monitoramento implantado contemplou a observação das principais movimentações causadas pela RAA, por meio de equipamentos tradicionais, adaptados para o local e o desenvolvimento de dois aparatos de medição de movimentos relativos entre paredes, com equipamentos de princípio de funcionamento ótico e indutivo / The chemical reaction that occurs in concrete, between predominantly alkalis from the cement and amorphous silica arising from the aggregate generates a hygroscopic, expansive product, which may severely damage the structure. This process is known as Alkali- Aggregate Reaction (AAR). The expansion caused by the product of the reaction may lead a structure to present large differential displacements and cracks with evolution motion, among other types of operational problems. Jaguari Hydroelectric Power Plant owned by Companhia Energética de São Paulo - CESP, has been having problems related to the incidence of AAR since 1980s, approximately ten years after its construction was completed, what turns indispensable to monitor displacements, assess the intensity and duration of a phenomenon and check the need for interventions beforehand so that perfect operation is not committed. Therefore, it has become necessary and timely to investigate the concrete and carry out the implantation of a monitoring system to follow up the expansive phenomenon. This project contemplates the report of development the monitoring project of Jaguari water intake structure, detailing the techniques used for the installation of the instrumentation, besides a preliminary investigation of the measurements results checked by a period of relative time to the project and their indications for water intake structure. The monitoring system implanted has contemplated the observation of the main motions caused by AAR, by means of traditional equipment adjusted to the place and the development of two devices for measuring the relative motion between walls, with equipment based on optical and inductive principle of operation equipment

Este estudo se propôs a avaliar a influência da cristalinidade e da deformação do quartzo na ocorrência da reação álcali-agregado. A influência da cristalinidade do quartzo foi analisada através da mesóstase, material intersticial que constitui as rochas vulcânicas, que é um material composto por grãos sub-microscópicos de quartzo e feldspatos. Para tanto foram selecionadas duas rochas vulcânicas, constituídas por quartzo em diferentes quantidades e com diferentes graus de cristalinidade: um basalto, com pouca quantidade de sílica, sem quartzo livre e cuja mesóstase apresenta grãos pobremente cristalizados; e um riolito, com grande quantidade de sílica e de quartzo livre, além de uma mesóstase com grãos melhor cristalizados. A caracterização da cristalinidade do quartzo mostrou que a mesóstase, que tem aparência de material amorfo em microscopia ótica, apresenta diferentes feições quando observada através de microscopia eletrônica de varredura: mesóstase com grãos criptocristalinos de quartzo e K-feldspatos (Mm); mesóstase com grãos de quartzo e feldspato microcristalinos (Mq); mesóstase constituída predominantemente por argilominerais (Ma). Relacionando-se essas características com a reatividade das rochas verificou-se que o quartzo presente nas mesóstases Mm e Mq reage rápida e intensamente, sobressaindo-se à dissolução da mesóstase Mm, enquanto os grãos da mesóstase Ma são preservados. Através da compração dessas constatações, obtidas com o basalto e o riolito, com as características do material intersticial de um basalto inócuo, em ensaios acelerados e em campo, verificou-se que seu material intersticial da rocha inócua possui pouca quantidade de sílica livre (quartzo). Isso evidencia que a reatividade das rochas vulcânicas está relacionada à quantidade de sílica livre presente (quartzo) e a velocidade de ocorrência da reação com a cristalinidade do quartzo constituinte da mesóstase (Mm). A influência da deformação do quartzo no desencadeamento da reação álcali-agregado foi avaliada através do estudo de rochas graníticas com diferentes graus de deformação: uma rocha pouco deformada (granito), uma rocha com deformação intermediária (proto-milonito) e uma rocha muito deformada (orto-milonito). Os graus de deformação do quartzo foram caracterizados, através de microscopia ótica, como: grau 0= ausência de deformação; grau 1= grãos pouco deformados, com extinção ondulante leve; grau 2= quartzo muito deformado, com forte extinção ondulante, chegando a formar bandas de deformação; grau 3= forte deformação, com formação de subgrãos; grau 4= grãos recristalizados. O estudo mostrou que a presença preponderante de quartzo com grau 2 nas rochas denota uma maior velocidade de desencadeamento da reação álcali-agregado. A partir dessa constatação efetuou-se a avaliação das características texturais dos grãos de quartzo de rochas reativas em campo, verificando-se que quanto maior a quantidade de grãos com grau 2 mais rápida a ocorrência da reação em campo. / This research aims to study the influence of crystallinity and deformation of quartz to the occurrence of alkali-aggregate reaction. The influence of the cristallinitiy of quartz was analyzed through the interstitial material (volcanic glass/mesostase) into volcanic rocks. This material is composing by sub-microscopic grains of quartz and feldspars, thus it was selected a basaltic rock, with poor crystallized interstitial material and low silica content; and a rhyolitic rock, with better crystallized interstitial material and high silica content. The characterization of the crystallinity of the quartz showed that interstitial mesostase has appearance of amorphous material on the optical microscopy, but, at scanning electron microscopy it was observe the following features: mesostase with microcrystalline grains of quartz and K-feldspar (Mm); mesostase with better crystallized grains of quartz and K-feldspar (Mq); mesostase with clay predominantly (Ma). Reactivity potential tests showed that quartz in Mm and Mq react quickly and intensely, especially Mm, while quartz in Ma was preserved. Comparing these evidences, obtained with basalt and rhyolite, with interstitial material into innocuous basalt, it was found that interstitial material in innocuous rock has smaller amount of free silica (quartz). It proof that reactivity of volcanic rocks is related to the amount of free silica present into the rocks and poor cristalinity of quartz into mesostase make alkali-aggregate reaction quickness (Mm). The influence of the deformation of quartz on alkali-aggregate reaction was analyzed through granitic rocks with different degrees of deformation: a rock with very little deformation (granite), a medium deformed rock (proto-mylonite), a very deformed rock (orto-mylonite). Deformation degree of quartz was characterized through optical microscopy as follows: order 0= absence of the deformation; order 1= slightly deformed grain (weak ondulatory extinction); order 2= very deformed quartz, with strong ondulatory extinction and forming deformation bands; order 3= very deformed quartz, with formation of sub-grains, order 4= recrystallized quartz. The study showed that rocks with most quartz „order 2‟ denotes the development of alkali-aggregate reaction faster than rocks with other „orders‟ deformation of the quartz. From this conclusion it was obseve the textural characteristics of quartz grains in reative rocks on the field, confirming that quartz with deformation bands cause alkali-aggregate reaction quickly.

A reação química que ocorre entre os hidróxidos alcalinos presentes nos poros do concreto e alguns minerais constituintes dos agregados tem causado sérios danos às estruturas. Até o presente momento a prevenção é a melhor forma de evitar que a reação se desencadeie, uma vez que as soluções remediativas ainda necessitam de estudos mais aprofundados para serem implementadas. Neste sentido, a utilização de adições pozolânicas no concreto tem se mostrado uma alternativa eficaz, sendo que a forma mais fácil de empregá-las é através do uso de cimentos compostos com adições. Porém, são poucos os estudos encontrados avaliando a capacidade desses cimentos na prevenção da reação. No Brasil, além dessa lacuna de conhecimento, faltam informações sobre a reatividade dos agregados utilizados no concreto. Então, o presente estudo avaliou a reatividade dos agregados mais utilizados para confecção de concreto nos estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul frente à utilização de quatro tipos de cimento: CP V-ARI, CP V-ARI RS, CP IV e CP II-Z. Os métodos utilizados para essa avaliação foram a análise petrográfica, o ensaio acelerado das barras de argamassa, a microscopia eletrônica de varredura e a espectometria por dispersão de energia. Os resultados da análise petrográfica mostraram que todos os 40 agregados coletados possuem minerais reativos. As expansões medidas no ensaio acelerado acabaram por confirmar a potencialidade reativa desses minerais, pois todas as amostras moldadas com o CP V-ARI, o CP V-ARI RS e o CP II-Z foram classificadas como reativas ou potencialmente reativas, isto é, somente o CP IV foi eficaz para inibir as expansões deletérias. Por outro lado, as análises microscópicas mostraram que mesmo nos prismas menos expansivos houve a formação do gel sílico-alcalino, porém este ficou incluso nos poros da argamassa. Outra conclusão percebida foi a de que as maiores expansões ocorreram com os agregados de origem ígnea vulcânica, principalmente com os basaltos, que além de serem constituídos por minerais muito finos, apresentam em sua matriz mesóstases silicosas amorfas, também conhecidas como vidro vulcânico. / The chemical reaction that occurs between alkali hydroxides contained in concrete pores and some minerals contained in aggregates has been causing serious hazards to concrete structures. So far, prevention is the best way to avoid the occurrence of this reaction, once the solutions to repair the damage still need deeper researches to be implemented. Therefore, the use of Portland cements containing pozzolanic admixtures to produce has been an effective alternative. But there are few researches on the capability of those prevent reaction to occur. In Brazil, besides the lack of knowledge, there is little information about the reactivity of the aggregates applied in concrete production. So this research aimed to evaluate the reactivity of the most used aggregate to produce concrete in the states of Parana, Santa Catarina, and Rio Grande do Sul by testing four different types of cements as described: CP V-ARI, CP V-ARI RS, CP IV and CP II-Z. The methods applied to carry out this evaluation were the petrography analysis, the accelerated mortar bar test, scanning electron microscopy, and the dispersive energy spectrometry. The results obtained showed that all the forty aggregate samples collected have reactive minerals in their composition. The measured expansions during the accelerated test confirmed the reactive potentiality of these minerals, because all samples obtained from the CP V-ARI, CP V-ARI RS, and CP IV were classified as being reactive or potentially reactive, which means that CP IV was the only one capable of inhibit the hazardous expansion. On the other hand, the microscopic analyses showed, even in the less expansive prisms, that the formation of silica-alkaline gel has occurred, but this gel has remained in the pores of the mortar. Another conclusion of this research was that larger expansions occurred with the aggregates from volcanic igneous origin, especially basalts that, besides contained very fine minerals, presented in its matrix amorphous silica, also known as volcanic glass.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 1717974 bytes, checksum: 31f2d282456943075549d7644dcb046d (MD5) Previous issue date: 2010-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The amount of pathologies in young reinforced concrete structures inserted in the urban surroundings have been of some relevance because they are reducing the structures‟ life, causing great troubles and financial losses for users and builders. Concrete pathologies may have different origins and its diagnosis may be quite complex, with the possibility of a simultaneous occurrence, leading difficult the adequate therapy in each case. This research presents a study of a case in which the pathologies have appeared in a building‟s foundation blocks, despite the criteria of ABNT- NBR 6118/2004 being followed in relation to durability. The blocks have shown generalized cracking whose aspect is similar to the alkali-aggregate reaction (RAA) phenomenon. This phenomenon is considered to be a deterioration mechanism caused by chemical actions. Taking this into consideration, the main goal of the present research is to verify if the alkali-aggregate reaction was occurring in the concrete foundation blocks of an building in the city of João Pessoa, presenting, analyzing and discussing the pathological problem. For this, concrete micro-structural tests were carried out through the use of some material characterization analytical techniques such as mineralogical analysis by x-ray diffractions (DRX), microscopic analysis by optical microscopy and by sweeping electronic microscopy (MEV) and thermal analysis by thermogravimetry. Despite the similarity with the RAA, the results of the micro-structural analysis indicated that there was not the presence of the alkali-aggregate reaction nor the one of delayed ettringite as there was no formation of material of a different composition (contrast of gray) inside any cracks nor in the contour of the aggregate, which is typical of a chemical reaction. The outcomes suggest that the cracks in these blocks do not seem to have been generated by expansive mechanisms of a chemical origin. This is due to the fact that no mineral responsible for expansive pathologies such as alkali-silica, ettringite or gypsium has been found (Calcium Sulfate). The cracks that propagate through the cement matrix and contour the aggregate are possibly induced by tensions of a thermal origin. / O crescimento dos casos de patologias precoces em estruturas de concreto armado, inseridas no ambiente urbano, tem gerado grande interesse porque estão reduzindo a vida útil das estruturas, causando muitos transtornos e prejuízos financeiros para os seus usuários e construtores. As patologias do concreto armado podem ter diversas origens e o seu diagnóstico ser bastante complexo, inclusive podendo ocorrer simultaneamente, dificultando a aplicação da terapia adequada a cada caso. Neste trabalho apresenta-se um estudo de caso em que patologias estão se manifestando em blocos de fundação de um prédio, malgrado tenham sido obedecidos os critérios da ABNT- NBR 6118/2004, quanto à questão da durabilidade. Os blocos apresentam fissuração generalizada, cujo aspecto é semelhante ao do fenômeno da reação álcali-agregado. Este fenômeno é considerado um mecanismo de deterioração cuja causa é originada por ações químicas. Face ao exposto, objetivo deste trabalho é verificar se estava ocorrendo ou não a reação álcali-agregado no concreto dos blocos de fundação de um edifício residencial em construção na cidade de João Pessoa, apresentando, analisando, e discutindo o problema patológico neles ocorrido. Para isto, foram realizadas análises microestruturais do concreto, através da utilização de algumas técnicas analíticas de caracterização dos materiais, como análise mineralógica por difração de raios x (DRX), análise microscópica por microscopia óptica e por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise térmica por termogravimetria. Apesar da semelhança com a RAA, os resultados da análise microestrutural do concreto estudados, indicou que não houve a presença da reação álcali-agregado, nem de formação de etringita retardada, pois não houve formação de material de diferente composição (contraste de cinza) dentro de nenhuma fissura, nem no contorno dos agregados, típica de reação química. Os resultados sugerem que as fissuras nestes blocos não aparentam terem sido geradas por mecanismos expansivos de origem química. Isto porque não foi detectada a presença de nenhum mineral responsável por patologias expansivas tais como gel de álcali-sílica, etringita, nem gypsum (sulfato de cálcio). As fissuras se propagam através da matriz de cimento e contornam o agregado, são possivelmente induzidas por tensões de origem térmica.

Orientador: Antonio Anderson da Silva Segantini / Banca: Selmo Chapira Kuperman / Banca: Marcelo Ornaghi Orlandi / Resumo: A reação álcali-agregado (RAA) é um fenômeno expansivo que ocorre em diversas estruturas de concreto que vivenciam freqüentes condições de umidade. O princípio desta reação fundamenta-se em interações químicas entre a sílica constituinte do agregado e os álcalis presentes no concreto, em presença de umidade. O produto formado é um "gel" expansivo que ocasiona processos de fissuração e deslocamentos diferenciais em estruturas de concreto. Atualmente, vários centros de pesquisa têm estudado diversas formas de diagnosticar a presença da reação em estruturas degradadas e avaliar previamente o potencial reativo dos agregados empregados nas obras civis. Os métodos comumente empregados na avaliação da RAA envolvem ensaios laboratoriais normalizados pela NBR 15577 (ABNT, 2008) e técnicas qualitativas de campo. Dentre estas técnicas destaca-se o teste da mancha, que identifica a presença da reação de forma imediata pela formação de tonalidades características em regiões afetadas do concreto. Neste contexto, a presente pesquisa objetivou investigar a RAA em testemunhos de concreto e em diferentes litologias de agregado por análises laboratoriais e técnicas qualitativas. No trabalho desenvolvido foi estudada a composição físico-química de produtos extraídos da RAA e dos materiais componentes dos testemunhos, além de estudos da reatividade potencial dos agregados constituintes por análises mineralógicas e ensaios acelerados de argamassa e concreto, sendo complementados por estudos microestruturais e testes qualitativos (método da mancha). Os resultados mostraram a diversidade na composição de xerogéis da RAA e incompatibilidades nos resultados dos ensaios de reatividade em agregados. Os testes colorimétricos apresentaram um desempenho satisfatório no indicativo da RAA, além de distinguir a presença de outras manifestações patológicas nos concretos e compósitos estudados / Abstract: The alkali-aggregate reaction (AAR) is an expansion phenomenon that occurs in diverse concrete structures that live in frequently conditions of humidity. The principle of this reaction is based on chemical interactions between the constituent ���� yield���� of the aggregate and the alkalis of the concrete, in humidity presence. The created product is an expansion gel that generates processes of cracking and differential displacements in concrete structures. Nowadays, many research centers have studied diverse forms to diagnose the presence of the reaction in degraded structures and to previously evaluate the potential reactivity of aggregates used in civil buildings. The common methods used in the evaluation of the RAA involved laboratory assays normalized by NBR 15577 (ABNT, 2008) and qualitative techniques of ���� yield. Among these techniques, the staining method detached which identifies the presence of the reaction of immediate form for the formation of characteristic shade in affected regions of the concrete. In context, the present research objectified to investigate the AAR in concrete core and different lithology of aggregate, being approached laboratory assays and qualitative techniques. It was studied the composition physical-chemistry of extracted products of the AAR and the component materials of concrete core, besides studies of the potential reactivity of constituent aggregates for mineralogical assays and mortar bar test and concrete prisms. Also complemented by microstructure studies and qualitative tests (staining method).The results showed diverseness composition of xerogels of the AAR and incompatibilities in the results of the reactivity assays in aggregates. The staining tests showed satisfactory performances in the indicative of the AAR with regard of the presence of other pathological manifestations in concrete and cement composites / Mestre

Resumo: A reação química que ocorre no concreto entre os álcalis oriundos predominantemente do cimento e a sílica amorfa proveniente do agregado gera um produto higroscópico e expansivo que pode causar sérios danos à estrutura. Este processo é conhecido como reação álcaliagregado (RAA). A expansão provocada pelo produto da reação pode levar uma estrutura a apresentar elevados deslocamentos diferenciais e ao surgimento de fissuras com movimentações evolutivas, entre outros tipos de problemas operacionais. A Usina Hidrelétrica (UHE) de Jaguari, pertencente à Companhia Energética de São Paulo (CESP), tem apresentado problemas relacionados à ocorrência de RAA desde a década de 80, aproximadamente dez anos após o término da sua construção, o que torna imprescindível monitorar os deslocamentos, avaliar a intensidade e a duração do fenômeno e verificar a necessidade de intervenções antecipadas para que seu perfeito funcionamento não fique comprometido. Diante disto, fez-se necessário e oportuno investigar o concreto da usina e realizar a implantação de um sistema de monitoramento para acompanhamento do fenômeno expansivo. Este trabalho contempla o relato do desenvolvimento de um projeto para o monitoramento das estruturas da tomada d'água da UHE Jaguari, demonstrando detalhadamente as justificativas e particularidades das técnicas utilizadas e das instalações no local e faz uma análise preliminar dos resultados das medições verificados por um período de tempo relativo ao projeto e suas indicações para a tomada d'água. O sistema de monitoramento implantado contemplou a observação das principais movimentações causadas pela RAA, por meio de equipamentos tradicionais, adaptados para o local e o desenvolvimento de dois aparatos de medição de movimentos relativos entre paredes, com equipamentos de princípio de funcionamento ótico e indutivo / Abstract: The chemical reaction that occurs in concrete, between predominantly alkalis from the cement and amorphous silica arising from the aggregate generates a hygroscopic, expansive product, which may severely damage the structure. This process is known as Alkali- Aggregate Reaction (AAR). The expansion caused by the product of the reaction may lead a structure to present large differential displacements and cracks with evolution motion, among other types of operational problems. Jaguari Hydroelectric Power Plant owned by Companhia Energética de São Paulo - CESP, has been having problems related to the incidence of AAR since 1980s, approximately ten years after its construction was completed, what turns indispensable to monitor displacements, assess the intensity and duration of a phenomenon and check the need for interventions beforehand so that perfect operation is not committed. Therefore, it has become necessary and timely to investigate the concrete and carry out the implantation of a monitoring system to follow up the expansive phenomenon. This project contemplates the report of development the monitoring project of Jaguari water intake structure, detailing the techniques used for the installation of the instrumentation, besides a preliminary investigation of the measurements results checked by a period of relative time to the project and their indications for water intake structure. The monitoring system implanted has contemplated the observation of the main motions caused by AAR, by means of traditional equipment adjusted to the place and the development of two devices for measuring the relative motion between walls, with equipment based on optical and inductive principle of operation equipment / Orientador: Jorge Luís Akasaki / Coorientador: Haroldo de Mayo Bernardes / Banca: José Antonio Mattiesen / Banca: Selmo Chapira Kuperman / Mestre