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REFORÇO ESTRUTURAL, MONOLITIZAÇÃO E IMPERMEABILIZAÇÃO EM
BLOCOS DE FUNDAÇÃO
STRUCTURAL REINFORCEMENT, MONOLITIZATION AND
WATERPROOFING IN FOUNDATION BLOCKS
Carlos Fernando Gomes do Nascimento Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco José Carlos Juvenal da Silva Universidade de Pernambuco Recife – Pernambuco Thaís Marques da Silva Universidade de Pernambuco Recife – Pernambuco Felipe Figueirôa de Lima Câmara Universidade de Pernambuco Recife – Pernambuco Manueli Suêni da Costa Santos Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco Dandara Vitória Santana de Souza Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco Cristiane Santana da Silva Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco Esdras José Tenório Saturnino Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco Igor Albuquerque da Rosa Teixeira Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco Marília Gabriela Silva e Souza Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco Carlos Eduardo Gomes de Sá Filho Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco Eliana Cristina Barreto Monteiro Universidade Católica de Pernambuco Recife – Pernambuco
RESUMO: A reação álcali-agregado é uma das manifestações patológicas de maior grau de deterioração do concreto, principalmente em obras de infraestrutura, barragens, pontes e atualmente na fundação de edifícios residenciais na Região Metropolitana do Recife. Diante do exposto, dado ao grande número de obras afetadas pela RAA, a pesquisa buscou através de estudo de caso abordar o procedimento de execução dos serviços para recuperação, reforço estrutural, monolitização e impermeabilização dos blocos de coroamento de estacas da fundação de um edifício residencial situado na cidade de Recife – PE. Com a recuperação, reforço estrutural, monolitização e a impermeabilização, espera-se que os blocos de coroamento das estacas de fundação continuem mantendo a garantia e a segurança da edificação. PALAVRAS-CHAVE: Reforço estrutural, durabilidade dos materiais, manifestações patológicas, RAA. ABSTRACT: The alkali-aggregate reaction is one of the pathological manifestations of a high degree of deterioration of concrete, mainly in infrastructure works, dams, and currently the foundation of buildings in Recife downtown. Above mentioned, it’s given a large number of works affected by the AAR, this study sought, through case studies, addressing the implementation procedure to make services for recovery, structural strengthening, waterproofing blocks crowning in the piles foundation of a residential building located in the city of Recife – PE. With the recovery, structural reinforcement, unity block and permeabilization, we expect blocks crowning of foundation piles continue maintaining the security and safety of the building. KEYWORDS: Structural reinforcement, durability of materials, pathological manifestations, AAR.
1. INTRODUÇÃO Com o crescimento de casos de reação álcali-agregado (RAA) em obras residenciais nos últimos anos, é muito importante o aumento nas pesquisas sobre o assunto, tornando cada vez mais significativo a prevenção em obras novas para que se possa evitar este tipo de problema. Todas as soluções usadas até o momento apresentam futuro incerto, necessitando de um monitoramento constante para verificação de sua eficácia. Um dos pontos que causa esta incerteza é o fato de ainda não ser possível determinar todo o potencial e o período de expansão pela RAA. A origem dos problemas patológicos está distribuída da seguinte maneira: 40% projeto, 28% execução, 18% materiais, 10% uso e 4% planejamento. Com base nesses dados, verifica-se a necessidade de um estudo sobre essas causas que são conhecidas, a terapia que será escolhida
deletéria que ocorria entre os constituintes do concreto, a sílica do agregado, os álcalis do cimento e a presença de água, o qual denominou reação álcali- agregado. De acordo com constatações experimentais, a reação era capaz de formar eflorescências brancas, causar expansão e fissurações; Tais fatos puderam ser observados em diversas estruturas reais afetadas na Califórnia, durante os anos 1920 a 1930. A reação álcali-agregado é uma das manifestações patológicas de maior grau de deterioração do concreto, principalmente em obras de infraestrutura, barragens e pontes. Os principais fatores que influenciam a reação provêm de processos químicos entre alguns dos compostos mineralógicos do agregado com hidróxidos alcalinos originários do cimento, água de amassamento e agentes externos os quais estão dissolvidos na solução dos poros do concreto. Segundo Metha e Monteiro, ( 2014 ) as expansões e fissurações devidas à RAA podem comprometer o concreto resultando em perda de resistência, elasticidade e durabilidade. 2. 3. Tipos de reações Há três tipos de reações correspondentes aos tipos de reação álcali – agregado, que podem favorecer o desencadeamento das manifestações patológicas nos materiais cimentícios (HASPARYK, 2005).
- Reação Alcali – Silica: Ocorre quando a dissolução dos hidróxidos dos álcalis com a sílica amorfa presentes em agregados como: opala, calcedônia, cristobalita, tridimita, certos tipos de vidros naturais (vulcânicos) e artificiais, e o quartzo microcristalino/criptocristalino deformado.
- Reação Alcali – Silicato: Esta reação acontece por um processo semelhante ao da reação álcali-sílica, devido ao fato de os minerais reativos estarem mais disseminados na matriz e há a presença de quartzo deformado;
- Reação Alcali – Carbonato: É um tipo de reação que ocorre de maneira diferente das outras apresentadas anteriormente, uma vez que o produto desta reação não forma o gel alcalino.
2. 4. Teor de álcalis no cimento Acredita-se que se o conteúdo alcalino do cimento for menor que 0,6%, não ocorrem danos provenientes de RAA, independentemente dos agregados reativos. Entretanto, em concretos contendo um consumo muito alto de cimento há possibilidade de ocorrência de danos até para conteúdo de álcalis menor que 0,6%. Investigações na Alemanha e Inglaterra mostram que conteúdo total de álcalis menor que 3 kg/m3 provavelmente não causam danos por RAA (METHA & MONTEIRO, 2014). 2. 5. Métodos para detectar a Reação Álcali – Agregado
- Método Osipov: É um método térmico de ensaio mais conhecido como Método Osipov devido ao Eng.° Albert Osipov ter criado e desenvolvido no Institute Hydroproject de Moscou. O método consiste em submeter o agregado graúdo a uma temperatura de 1000º C (Celsius) durante 60 segundos. O agregado contendo fase mineralógica reativa, ao ser exposto a uma temperatura elevada, fragmenta-se dando indícios de sua potencialidade expansiva, porém sua não fragmentação não dá subsídios para conclusões finais (ZAMBOTTO, 2014).
- Análises Complementares: Este método submete os agregados com dimensões de 20 mm a 50 mm, à alta temperatura aproximadamente 1000° por 60 segundos. Considera-se que o agregado caso possua mineralógica reativa venha desagregar-se quando exposta à temperatura elevada. Havendo fragmentação do agregado, isto seria um indício da potencialidade reativa da rocha analisada (VALDUGA, 2002). Entretanto, isso não determina que se o agregado não se desagregar ele não poderá ser potencialmente reativo.
- Método Químico: É um método que foi desenvolvido entre 1947 e 1952 por Richard Melem, onde foram avaliados 71 agregados verificando Sílica Dissolvida (Sd) e a redução da alcalinidade (Rc) e passando estes resultados para um gráfico onde representava o limite entre os materiais deletérios e inócuos NBR 9774 : 1987. A vantagem é a rapidez com que é realizado, porém a desvantagem é de resultados não tão precisos devido a exposição do agregado a ambientes agressivos por 24 horas.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
As etapas estão dispostas no fluxograma mostrado na Figura 1 e em seguida a descrição detalhada das mesmas. Figura 1 – Fluxograma dos métodos utilizados no processo de recuperação e reforço estrutural dos blocos de fundação. Fonte: Autores, 2018. 3. 1. Recuperação e reforço estrutural dos blocos de fundação A recuperação, reforço estrutural, monolitização e impermeabilização, ocorreram durante um período de seis meses onde foram executados os serviços necessários para que os blocos da fundação fossem recuperados e reforçados. 3. 1. 1. Demolição de piso, contrapiso e escavação A demolição do piso e contrapiso foram executadas com marteletes elétricos operados manualmente como mostra a Figura 2, fazendo a liberação do material do aterro que teve sua remoção realizada manualmente. Foram colocadas madeiras para fazer o escoramento das cavas para manter as paredes das cavas em seu devido lugar evitando assim o escorregamento das mesmas.
Figura 2 – Demolição de piso, contrapiso e escavação Fonte: Autores, 201 2. 3. 1. 2. Escavação para liberação do bloco A escavação foi feita através de processo manual com o objetivo de liberar as superfícies dos blocos para prosseguir com os trabalhos subsequentes. Os blocos apresentavam fissuras por completo em todas as faces. A Figura 3 mostra o bloco exposto depois de retirado o aterro antes da lavagem e com as cavas escoradas para evitar desmoronamento do aterro do piso. Figura 3 – Bloco com aterro escavado (a) e cavas dos blocos escoradas (b) Fonte: Autores, 201 2. 3. 1. 3. Lavagem dos blocos A lavagem foi feita através da aplicação de jato de água fria, técnica de limpeza largamente utilizada para preparação das superfícies dos blocos para melhor aparentar as fissuras e para a futura recepção do material de reparação.
resistente. Assim golpeiam a superfície do elemento estrutural a ser tratado provocando pequenas fraturas tanto na argamassa superficial como no agregado, deixando a superfície do substrato bastante áspera. Este método está associado com atividades de remoção superficial de concreto, revestimentos e cobrimentos. Não deve avançar além destas pequenas espessuras, e em hipótese alguma se permite que o apicoamento comprometa a integridade estrutural. 3. 1. 7. Execução de furos nos locais indicados no projeto de reforço com ancoragem epóxica Os furos foram feitos nos locais especificados no projeto e em seguida foi aplicada a resina epóxi estrutural para fazer a ancoragem da armação, tanto no bloco como no pilar foi feita a ancoragem da armação. A Figura 5 mostra a execução dos furos de ancoragem com broca elétrica. Figura 5 – Execução de furação para ancoragem da armação de reforço Fonte: Autores, 2012. 3. 1. 8. Execução de furos nos locais indicados no projeto de reforço com ancoragem epóxica A armação foi especificada em projeto estrutural tendo duas camadas de ferro fazendo a armação superior do bloco e uma camada revestindo a lateral do bloco. Desta forma, foi obtido um bloco reforçado na sua parte superior e na lateral, onde foi usado aço CA – 50 com diâmetro de 10 mm como mostra a Figura 6.
Figura 6 – Bloco com armadura de reforço Fonte: Autores, 2012. 3. 1. 9. Execução da concretagem A concretagem foi executada no bloco com concreto estrutural dosado em central de concreto com fck igual a 40 MPa e aditivado com microssílica. O concreto foi aplicado nos blocos manualmente sendo coletado no caminhão com carros de mão e levados até o bloco onde foi despejado e vibrado. 3. 1. 10. Finalização do bloco e impermeabilização Após o início da cura do concreto com aproximadamente 24 horas da concretagem, foram retiradas as formas de madeira deixando o bloco finalizado aguardando a impermeabilização. A impermeabilização superficial do concreto estrutural foi feita com Viaplus 1000, revestimento impermeabilizante, semiflexível, bicomponente (A+B) à base de cimentos especiais, aditivos minerais e polímeros impermeabilizantes. A Figura 7 mostra o bloco de fundação finalizado e impermeabilizado. Figura 7 – Bloco finalizado e impermeabilizado Fonte: Autores, 201 2.
Figura 8 – Amostra ensaiada do concreto Fonte: Autores, 2012. A Figura 9 mostra o detalhe do concreto no qual se observam microfissuras na argamassa preenchidas por um gel que se desenvolve no contorno dos agregados miúdos - Microscópio de luz transmitida. Figura 9 – Concreto no qual se observam microfissuras Fonte: Autores, 2012. A amostra de um modo geral apresenta argamassa de coloração cinza clara e agregados utilizados são do tipo pedra britada e areia natural. O agregado graúdo possui características e texturas que permitem caracterizá-lo como potencialmente reativo frente aos álcalis do concreto. Observa-se também que o concreto exibe feições típicas da instauração da reação álcali-agregado do tipo álcali-silicato. Os agregados exibem definidas bordas de reação e o microscópio eletrônico pode caracterizar os produtos da reação materializados principalmente por um gel expansivo que está disposto principalmente na interface pasta-agregado ou na exsudação pelos poros da argamassa.
Desta forma, pode-se constatar que os blocos da fundação do edifício residencial estão inseridos num ambiente propício a ocorrência da reação álcali
- agregado, pois temos o conjunto: agregado reativo, álcalis do cimento e lençol de água muito superficial. Disponibilizando todos os elementos para o fechamento desta reação e a partir da comprovação da análise da ABCP, foi decidido dar início a recuperação dos blocos da fundação, através dos métodos e materiais já descritos neste artigo. 5. CONCLUSÕES É fundamental que exista um plano de investigação sobre ocorrências de RAA e que seja inserido no plano de manutenção das estruturas de edifícios residenciais além das outras estruturas já existentes, uma vez que já existem casos de ocorrências deste tipo de ataque em fundações de obras residenciais na Região Metropolitana do Recife. A reação álcali-agregado deve ser evitada ao máximo em obras novas, pois não existe uma solução definitiva para este tipo de problema. As soluções usadas até o momento não têm uma garantia permanente, necessitando de monitoramento constante para verificação de sua integridade. A recuperação dos blocos que foram atacados pela reação álcalis- agregados, fissurados como resultado do ataque desta reação teve como intervenção a recuperação, reforço estrutural, monolitização e impermeabilização para que os blocos voltassem a ter as suas funções físicomecânicas restauradas. Espera-se que esses blocos continuem fazendo parte da fundação, garantindo a segurança da edificação nas condições de blocos recuperados e reforçados. Assim, faz-se necessário a prevenção da patologia realizando monitoramento periódico, manutenção das estruturas, comprometimento das propriedades do concreto e substituição dos elementos afetados. 6. REFERÊNCIAS ANDRADE, T.; SILVA, J. J. R.; HASPARYK, N. P.; SILVA, C. M. Investigação do potencial de reatividade para o desenvolvimento de RAA dos agregados miúdos e graúdos comercializados na Região Metropolitana do Recife. In: II SIMPÓSIO SOBRE REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO EM ESTRUTURAS DE
