Alterações das propriedades mecânicas do concreto

De uma maneira geral, pode-se dizer que as propriedades mecânicas do concreto são efetivamente afetadas pela reação álcali-agregado. Muitos autores estudaram o efeito da reação nas propriedades mecânicas do concreto (SIEMES; VISSER, 2000, JONES; CLARK, 1996, KOYANAG; ROKUGO, 1996). A maioria deles concorda que a reação afeta a resistência à tração e o módulo de elasticidade do concreto.

¾ Resistência à compressão e módulo de elasticidade

Segundo Giaccio, et al. (2008, p.993) as reduções na resistência à compressão são sempre mais baixas, sendo em alguns casos, não afetada pela RAA. Os autores realizaram testes mecânicos em concretos afetados e os resultados mostraram reduções significativas nas propriedades elásticas (módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson). De acordos com os pesquisadores, as propriedades mecânicas dos concretos preparados com agregados reativos diminuem enquanto a reação álcali-agregado aumenta.

O Laboratório CESP de Ilha Solteira, Núcleo de Concreto, efetuou um estudo sobre o efeito da RAA em blocos de concreto moldados em 1971, com dosagens utilizando vários tipos de agregados e aglomerantes. Os blocos foram expostos as intempéries e o seu comportamento verificado por meio de ensaios de ruptura à compressão, observações visuais e medidas de deformação. Os ensaios de resistência à compressão executados até a idade de 5 anos, não mostraram diminuição substancial nesta propriedade (PAULON, 1981, p.97).

No trabalho apresentado por Hasparyk (2005, p.179) as propriedades mecânicas, resistência à compressão e módulo de elasticidade, foram analisadas com o objetivo de verificar o seu comportamento no tempo durante o ataque da RAA. A partir dos resultados obtidos para todas as amostras analisadas, foi estimado um tempo equivalente à idade que o concreto teria nas condições de deterioração na qual se encontrava, conforme as Figuras 17 e 18.

Os dados experimentais com os testemunhos de concreto e a sua modelagem permitiram constatar que enquanto o módulo cai, a resistência pode aumentar até atingir um pico a partir do qual passa a cair ao longo do tempo, segundo a pesquisadora.

Figura 17 – Modelo referente à resistência a compressão e resultados de ensaio Fonte: Hasparyk (2005, p.180)

Figura 18 – Modelo referente ao módulo de elasticidade e resultados de ensaios Fonte: Hasparyk (2005, p.181)

Estudos realizados em laboratório por Castro, et al. (1997, p.50), envolvendo testemunhos de concreto extraídos de pilares do vertedouro da UHE de Furnas, indicaram queda no módulo de elasticidade de cerca de 50%, apesar da resistência ter-se apresentado satisfatória. De acordo com os autores, esse comportamento pode ser atribuído às microfissuras e aos géis, especialmente concentrados nos poros, preenchendo vazios no concreto, assim como na interface agregado/argamassa.

Estudos realizados por Sabbag (2003, p.99) em testemunhos extraídos da barragem de Mascarenhas mostraram que não houve efeitos negativos na resistência à compressão e no módulo de elasticidade, ocasionados pela RAA. Os valores médios de 26,2 MPa e 25 GPa para os ensaios de compressão simples e módulo de elasticidade respectivamente, mostram-se compatíveis com concretos executados no mesmo período e com as mesmas características.

Silva (2007) realizou ensaios em testemunhos extraídos de algumas partes das estruturas das usinas do Complexo Paulo Afonso da CHESF. A autora verificou que a RAA se desenvolve de maneira variável na massa de concreto, concluindo que os estudos

realizados em concretos extraídos de estruturas afetadas pela reação álcali-agregado são muito pontuais, e generalizá-los incorre à erro. Os resultados dos ensaios obtidos por Silva (2007) são apresentados na Tabela 2.

Tabela 2 – Resultados das propriedades mecânicas obtidos por Silva (2007)

Propriedades Resultados

Resistência à compressão Pouco influenciada pela RAA. Resistência à tração por compressão diametral

Foi muito similar ao da resistência à compressão. A correlação entre resistência à tração por compressão diametral com a resistência à compressão apresentou- se na faixa entre 5% e 10%.

Módulo de elasticidade

Os valores obtidos foram aproximadamente, 35% inferiores aos encontrados para concretos não afetados pela RAA, indicando uma maior sensibilidade desta propriedade aos efeitos da reação.

Coeficiente de Poisson Apresentou valores similares aos encontrados em _{concretos sãos, ou seja, não afetados pela RAA.} Fluência Pouco afetada pela RAA nos concretos das usinas em _estudo.

Segundo Marzouk e Langdon (2003), elementos de concreto convencional deteriorados pela RAA podem ter uma queda de resistência à compressão de 20 a 30%, enquanto o módulo de elasticidade pode cair em até 80%.

Smaoui, et al. (2005, p.203) estudaram o aumento da concentração alcalina de concreto com 0,6% a 1,25% de Na2Oe da massa de cimento, adicionando NaOH à água de

mistura. Os autores verificaram que esta adição tem efeitos prejudiciais na maioria das propriedades mecânicas (resistência à compressão, tração direta e diametral, tração na flexão e módulo de ruptura) de concretos feitos com uma relação água-cimento de 0,41 e agregado calcário. A adição de álcalis sob a forma de NaOH causa significativas reduções nas propriedades mecânicas do concreto em todas as idades, como visualizada na Figura 19. Os autores atribuem esta queda à uma pasta mais reticular e mais porosa do concreto.

Figura 19 – Resultado dos ensaios mecânicos em função do tempo: (A) Resistência à compressão, (B) Resistência à tração direta, (C) Resistência à tração diametral, (D) Módulo de ruptura.

Fonte: Smaoui, et al. (2005, p.208)

¾ Resistência à tração

Segundo Andriolo (1997, p.260) a resistência à tração e o módulo de elasticidade são afetados pela RAA, sendo que ambas podem afetar o desempenho e a integridade das estruturas de concreto. Entretanto essa perda de propriedade segundo o autor, não ocorre ao mesmo tempo, ou na mesma proporção da expansão.

Os estudos de Hasparyk (2005, p.126) em testemunhos extraídos indicaram para esta propriedade valores próximos e na ordem de 3 MPa. A pesquisadora observou que a maioria dos valores de resistência à tração se apresentava na faixa de cerca de 8 a 17% da resistência à compressão. Já em outros estudos envolvendo ensaios também com testemunhos de concreto deteriorados pela RAA, notaram-se valores mais baixos, na faixa de 5 a 10% da resistência à

compressão (HASPARYK et al., 2004, p.905), indicando provavelmente diferentes estágios em que se encontravam a reação.

¾ Permeabilidade

Existe uma correlação inversamente proporcional entre a propriedade de permeabilidade e a resistência à compressão através da porosidade capilar.

Com base nos resultados obtidos por Hasparyk (2005, p.128) constataram-se diferenças entre os concretos de jusante e de montante, onde se tem para os concretos mais deteriorados (jusante) menor permeabilidade em função, provavelmente, da colmatação dos poros a partir dos produtos da RAA formados e, conseqüente intensificação da resistência à compressão. No trabalho da pesquisadora são comparados os resultados de várias classes e é verificado que a classe não alterada pela RAA, apresenta em média uma permeabilidade superior.