O cumprimento de uma metodologia de diagnóstico permite não só apurar a presença de reacções expansivas internas, em função do tipo e quantidade dos produtos detectados, como avaliar o seu grau de desenvolvimento.
A obtenção de informações sobre o estado do betão de uma estrutura degradada e um diagnóstico correcto das causas de deterioração poderão contribuir para uma definição atempada dos procedimentos de manutenção/reparação mais adequados, permitindo também a adopção de medidas preventivas de minimização dos riscos do prosseguimento das reacções expansivas (Silva, 2005).
6.1. Reacções álcalis-sílica
A identificação da presença das reacções expansivas abordadas no presente trabalho é, normalmente, fácil, bastando em muitos casos uma inspecção visual para o conseguir.Efectivamente, como referido, a principal evidência associada à deterioração do betão por este tipo de reacções é a fissuração à superfície, a qual estará mais ou menos pronunciada conforme o grau de humidade existente no betão.
Feita uma primeira inspecção visual, e se esta trouxer suspeitas da ocorrência de reacções expansivas internas, seguir-se-á então a confirmação do mesmo, metodologia que incluirá diversas fases, envolvendo essencialmente a recolha de informação sobre os constituintes do betão, extracção de amostras e realização de ensaios de laboratório, devendo a amostragem privilegiar zonas que evidenciem diferentes estados de avanço da degradação (Silva, 2010).
70 Efectivamente, a amostragem é uma das mais importantes fases do diagnóstico. Normalmente deverão ser seleccionadas 3 zonas em cada estrutura (laje, pilar e fundação) representativas de betão são, moderadamente degradado e bastante degradado, e de cada zona retirar-se pelo menos uma carote. As amostras, depois de extraídas, deverão ser de imediato protegidas em sacos plásticos fechados, de forma a prevenir a secagem e carbonatação.
As amostras em laboratório são examinadas e fotografadas, devendo também registar-se situações relacionadas com o incorrecto condicionamento das amostras, uma vez que a secagem poderá influenciar a extensão da carbonatação e isso afecta a subsequente expansividade do gel da RAS.
O exame das amostras deverá permitir ainda o registo do diâmetro e comprimento de cada carote, bem como o(s) tipo(s) de agregado(s), e aspectos particulares relativos à presença de fissuras, poros preenchidos, zonas húmidas, orlas nos agregados, recorrendo-se sempre que possível à observação visual das mesmas complementada com a observação à lupa binocular (Silva, 2010).
Figura 6.2 - Observação à lupa binocular e um poro recoberto de gel com uma morfologia botrioidal típica de alguns dos geles da RAS (Silva, 2010)
Esta observação permitirá também ajudar na selecção de provetes para ensaios de caracterização mineralógica por difractometria de raios X e de caracterização microestrutural por observação ao microscópio de luz polarizada ou ao microscópio electrónico de varrimento11.
Uma outra forma de confirmar a ocorrência de reacções álcalis-sílica no betão consiste na utilização dos chamados métodos luminescentes, sendo um dos mais conhecidos o método de fluorescência pelo acetato de uranilo descrito em anexo, os quais fazem uso da capacidade dos produtos das RAS e RSI terem afinidades de troca catiónica. Apesar de serem uma das formas mais úteis para a identificação no betão das zonas afectadas pelas REI, carecem de uma confirmação através da observação das zonas que apresentam luminescência, utilizando outros meios adicionais de diagnóstico, nomeadamente a observação ao microscópio electrónico de
71 varrimento (MEV) associado a um sistema de microanálise de raios X por dispersão em energias (EDS) e eventuais análises mineralógicas por difracção de raio X (Silva, 2005).
Figura 6.3 - Morfologias ao MEV de geles amorfos e produtos cristalinos do tipo roseta decorrentes da RAS no betão (Silva, 2010)
No caso de ser confirmada a ocorrência de RAS, segue-se a fase de prognóstico da evolução futura das reacções. A selecção dos ensaios deverá servir como complemento aos ensaios de diagnóstico e poderá incluir (Silva, 2005):
Determinação do teor de álcalis solúveis, que fornece informação acerca do potencial remanescente em álcalis presentes no betão;
Ensaios para a confirmação da reactividade dos agregados, os quais incluem a realização de ensaios de expansão de carotes de betão ou ensaios de expansão específicos para agregados, por exemplo a partir de agregados retirados da pedreira utilizada para a construção;
Ensaios de reactividade residual aos álcalis dos carotes de betão, ensaio que constitui não só uma medida de diagnóstico das REI, bem como de prognóstico sobre a possível evolução destas reacções no elemento de betão do qual foi extraída a carote na estrutura;
Ensaios físicos de carotes de betão, que podem incluir ensaios de resistência à compressão, módulo de elasticidade, absorção de água e permeabilidade.
Estes ensaios devem, sempre que possível, ser complementados com a gestão futura das estruturas, através da instalação de um sistema de observação que permita monitorizar a mesma, e observar a evolução das reacções, nomeadamente através do acompanhamento da evolução da fissuração ou por medida regular das deformações globais da estrutura.
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6.2. Reacções sulfáticas internas (DEF)
O diagnóstico da DEF mostra-se ser mais complicado do que o diagnóstico das RAS descrito anteriormente, quer pela parecença com estas últimas, quer pelo facto de a etringite ser um produto que ocorre quer em betões sãos quer em degradados.
Assim, a metodologia de diagnóstico tem em conta, simultaneamente, aspectos microscópicos, próprios do material, e macroscópicos, ligados ao tipo de estrutura e ao grau de exposição (ciclos de humidificação - secagem, imersão permanente, etc.). A recolha de dados relativos à composição e aplicação do betão é também útil ao diagnóstico, pois estes elementos podem estar relacionados com a evolução desta reacção (Silva, 2010).
À semelhança do diagnóstico das RAS também aqui os ensaios de laboratório realizados sobre os carotes retirados da estrutura constituem uma base indispensável, sendo de assinalar que as amostras devem ter a profundidade suficiente de modo a poderem representar da melhor maneira as temperaturas máximas nos elementos de betão. Caso contrário, podem existir produtos de degradação no interior do betão que não são evidenciados, levando a um diagnóstico errado.
Para poder identificar os produtos resultantes da DEF, é necessário recorrer-se à microscopia, tanto a óptica como a electrónica de varrimento, que permitem distinguir a etringite normal (Figura 6.4, à esquerda), resultante da hidratação do cimento, da etringite deletéria de propriedades expansivas (Figura 6.4, à direita). Apesar da distinção entre estas duas formas de etringite ser bastante delicada, a observação da morfologia, associada à sua localização, pode dar mais informação pertinente sobre o carácter expansivo da etringite. Como se pode observar na Figura 6.4, enquanto a etringite não expansiva apresenta uma morfologia acicular em que os cristais que precipitaram na porosidade do betão estão bem individualizados, a etringite expansiva apresenta uma morfologia comprimida e encontra-se essencialmente localizada nas interfaces pasta/agregado (Silva, 2010).
Figura 6.4 - Aspecto ao MEV de etringite bem cristalizada (à esquerda), de morfologia acicular, não expansiva, e de etringite mal cristalizada (à direita), de aspecto comprido, e expansiva (Silva, 2010)
73 Dada a importância da temperatura no mecanismo da DEF, a determinação da temperatura máxima atingida pelo betão durante a colocação e cura constitui um elemento importante para confirmar o diagnóstico. O LCPC desenvolveu um método simples que permite avaliar se um determinado elemento de betão deve ser considerado como susceptível de vir a desenvolver a DEF. Este método baseia-se na determinação de parâmetros relacionados com as propriedades do betão (dosagem dos constituintes - cimento, adições e água; massa volúmica do betão; resistência à compressão do cimento aos 2 e aos 28 dias; calor de hidratação do cimento e espessura do elemento), tendo também em conta a sua geometria.
O diagnóstico da evolução futura da DEF pressupõe ainda a realização de ensaios de expansão residual sobre os carotes de betão retirados da estrutura, devendo evitar-se a intercepção com fissuras ou armaduras. Os resultados destes ensaios mostram maiores expansões nas zonas mais profundas onde as temperaturas atingidas pelo betão são mais elevadas durante a cura, como se mostra na Figura 6.5 (à direita), onde a curva correspondente a uma profundidade superior (16-32 cm) apresenta percentagens de expansão superiores, relativamente à curva das profundidades entre 0 e 16 cm (Silva, 2010).
Figura 6.5 - À esquerda, sistema de medida da expansão residual; à direita, resultados de expansão residual de uma mesma carote mas correspondente a diferentes profundidades do betão (Silva, 2010)
Para além dos ensaios de expansão residual, pode ainda proceder-se à marcação e quantificação das fissuras para complementar a avaliação do desenvolvimento da DEF na estrutura, devendo esta avaliação ser precisa, fiável e reprodutível no tempo (Silva, 2010).
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