3.1 Materiais

Na avaliação foram empregadas 19 amostras de agregados (13 de agregado graúdo, 3 de areia grossa e 3 de areia fina) todas consideradas aptas para concreto (^{UNIT, 2005}) provenientes de fontes de exploração localizadas em diferentes regiões do país (Tabela 4). Além disso, a composição mineralógica e os componentes reativos são indicados conforme IRAM 1531 (^{IRAM, 2016}) e IRAM 1512 (^{IRAM, 2012}). As amostras numeradas de 1 a 6 eram amostras de agregado graúdo "granitos", aqueles que apresentaram quartzo microcristalino e quartzo de estresse (Qz/mc e Qz/t) como componentes reativos. Da 7 à 10 eram amostras de basalto e apresentavam vidro vulcânico alterado (Vv) como componente reativo (além disso, a amostra 10 apresentava opala). As amostras 11 e 12 eram metadolomia, a amostra 12 apresentava quartzo microcristalino (Qz/mc). A amostra 13 foi um seixo rolado silicioso com a presença de quartzo microcristalino (Qz/mc) e calcedônia como componentes reativos (Ccd). As amostras 14 a 19 são areias de depósitos fluviais com quartzo microcristalino (Qz/mc) como componente reativo. Na Figura 1 mostram-se imagens das amostras.

Figura 1 Fotomicrografia com nicoles cruzados de las mostras. 

O cimento empregado para a fabricação de argamassas e concretos é um cimento Portland que contém apenas clínquer como componente principal, sem adições e de uso geral em concreto (Tabela 5), ​​identificado como CPN 40 conforme UNIT 20 (^{UNIT, 2017}).

As argamassas e os concretos foram fabricados segundo os procedimentos normalizados IRAM 1674 (^{IRAM, 1997}) e IRAM 1700 (^{IRAM, 2013}), respectivamente. As proporções são indicadas nas Tabelas 2 e 3.

3.2 Metodologia

Foram aplicadas três metodologias de ensaios de expansão (AMBT, CPT-60 e CPT-38). No ensaio AMBT, o registro do comprimento das barras de argamassa foi obtido aos 0 dias (comprimento inicial, antes da imersão na solução de NaOH 1N), 14 e 28 dias após a imersão. No ensaio de prisma de concreto, metodologia acelerada (CPT-60), o comprimento inicial foi registrado em 0 dias (antes do condicionamento em uma câmara de 60 °C e 100% UR) e em 13 semanas. Por fim, no ensaio de prisma de concreto, metodologia tradicional (CPT-38), o comprimento inicial foi registrado em 0 dias (antes do condicionamento em câmara de 38°C e 100% UR) e em 52 semanas. Para cada metodologia de ensaio, a expansão E(ti) de cada uma das barras foi determinada de acordo com (1):

Eti=100*(Lti-Lt0)/Ln(1)

Onde:

E (ti): expansão na idade do ensaio ti

ti: idade do ensaio, expressa em dias para o AMBT e em semanas nas metodologias CPT-60 e CPT-38.

Lti: comprimento da barra entre os parafusos de leitura na idade ti, em mm

Lt0: comprimento da barra entre os pinos de leitura no tempo 0, em mm

Ln: comprimento efetivo da expansão da barra, em mm

A expansão na idade ti por amostra de agregado foi obtida como a expansão média de três barras da mesma argamassa ensaiadas simultaneamente, calculando-se previamente o coeficiente de variação por amostra para verificar a precisão entre barras conforme ASTM C1260 (^{ASTM, 2014}). AMBT e conforme IRAM 1700 (^{IRAM, 2013}) para os prismas de concreto.

Calculada a expansão e adotando os limites da Tabela 1, foi determinado o grau de reatividade de cada amostra e analisada a correlação entre os resultados aplicando as três metodologias de ensaio. Para avaliação da expansão pelas diferentes metodologias, o agregado foi extraído de uma mesma amostra, por quarteamento e fracionamento.

4.1 Grau de reatividade de acordo com a metodologia aplicada

A Tabela 5 mostra o grau de reatividade dos agregados decorrente da expansão nas barras de argamassa (AMBT) aos 14 e 28 dias, da expansão em prismas de concreto, metodologia acelerada (CPT-60) às 13 semanas de ensaio e expansão em prismas de concreto, metodologia tradicional (CPT-38) em 52 semanas de ensaio (1 ano).

Nas amostras de agregado graúdo "granito" (numeradas de 1 a 6) no AMBT, as argamassas 1, 2, 3 e 6 apresentaram expansão aos 14 dias menor que 0,10% e aos 28 dias menor que 0,19%. Portanto, nesta metodologia de ensaio, essas amostras são classificadas com um grau de reatividade R0 (não reativo). Os granitos 4 e 5 ultrapassaram o limite de 0,10 % aos 14 dias, sendo ambos classificados com grau de reatividade R1 para esta idade. Porém, adotando a expansão aos 28 dias, a amostra 4 seria classificada como R0 (não reativa) e a amostra 5 como R1. Nas metodologias de concreto CPT-60 e CPT-38, a amostra 1 apresentou expansão inferior a 0,08% e 0,04% (limites de ambas as metodologias, respectivamente) e foi classificada como R0 (não reativa). O concreto feito com a amostra 2 e o feito com a amostra 6 apresentaram expansão acima do limite em ambos, sendo classificados como R1. O concreto com amostra 3 apresentou a maior expansão de todas e foi classificado com grau de reatividade R2 no CPT-60 e com grau R1 no CPT-38.

Nas amostras de basalto (numeradas de 7 a 10), de acordo com a metodologia AMBT, a expansão aos 14 e 28 dias classificou a amostra 7 como R1, a amostra 8 como R3 e R2 (14 e 28 respectivamente) e as amostras 9 e 10 como R3. Nestes últimos foram obtidas duas expansões que ultrapassaram 1% aos 14 dias. Porém, na avaliação do concreto, as amostras de basalto 7, 8 e 9 foram classificadas como não reativas (R0) e a amostra 10 como R1.

Nas amostras de metadolomia (11 e 12), todos os métodos de avaliação classificam a amostra 11 como não reativa (R0) e a amostra 12 com grau de reatividade R1. O seixo rolado (amostra 13) foi classificada com grau de reatividade R1 por todos os métodos.

Nas areias, as amostras 14 e 15 apresentaram o mesmo comportamento, no AMBT e no CTP-38, ambos foram classificados com grau de reatividade R1 e pelo CPT-60 como não reativos (R0). Ambas as amostras provêm de sedimentos do rio Santa Lucía, embora tenham sido extraídas de áreas diferentes.

As amostras das areias 16 e 19 apresentaram um comportamento muito semelhante na expansão, sendo classificadas com grau de reatividade R1, exceto na expansão aos 28 dias no AMBT da amostra 16, que foi um pouco menor que 0,19%, que classificou como não reativo. Ambas as amostras eram da mesma origem (sedimentos do Rio Negro).

As amostras 17 e 18 foram classificadas como não reativas (R0), exceto a CPT-38 da amostra 17, que ultrapassou a expansão de 0,04% ao ano e foi classificada como R1.

Adotando a metodologia CPT-38 como a de maior confiabilidade e considerando os resultados não coincidentes obtidos de acordo com as demais metodologias (células "não" da Tabela 5), observa-se que interpretações errôneas conhecidas como falsos positivos e falsos negativos são alcançadas. Os falsos positivos são agregados identificados como reativos pela metodologia utilizada, enquanto a expansão no CPT-38 é inferior a 0,04% (o que está associado a um comportamento não deletério em serviço). Os falsos negativos, ao contrário, são agregados com expansão desprezível pela metodologia utilizada, mas que apresentam expansão superior a 0,04% no CPT-38 (associado a comportamento deletério em serviço).

Analisando os resultados que não coincidem com os obtidos no CPT-38, na metodologia AMBT aos 14 dias, oito amostras deram resultados errados (42% das amostras) e considerando a expansão aos 28 dias, dez resultados foram errados (53 % das amostras). Nos agregados graúdos, os falsos negativos desta metodologia pertenceram às amostras de granito (CM, MA, LC, DA) que apresentaram quartzo microcristalino (Qz/mc) como componente reativo. Nas amostras de areia, foi no AGRN que se observou um falso negativo (com Qz/m como componente reativo). Quanto aos falsos positivos da metodologia AMBT, eles estavam em quatro amostras de basalto das cinco amostras ensaiadas. Tanto os falsos positivos quanto os falsos negativos dessa metodologia foram relatados na literatura (^{Madsen et al., 2018}; ^{Torres, 2014}; ^{Garber et al., 2005}).

Na expansão em prisma de concreto, metodologia acelerada CPT-60, seis amostras apresentaram resultados que não coincidiram com a metodologia tradicional (32% das amostras). Cinco correspondem a falsos negativos, dois em agregado graúdo de granito (LC e LS) e dois em areias (AGP, AGPP e AFT). Todas essas amostras apresentaram quartzo microcristalino (Qz/mc) e quartzo de tensão (Qz/t) como constituintes reativos, para estes deve-se adotar o limite de 0,08 % ao invés de 0,04 % (Tabela 1). Se o limite de 0,04% fosse considerado em vez de 0,08%, haveria três resultados não correspondentes, amostras PR48, MA e AFJ (PR48 e AFJ excederam o limite de 0,04% no CPT-60, mas não no CPT-38).

4.2 Correlación entre los resultados de expansión

A Figura 2 plotou a expansão na metodologia AMBT aos 14 e 28 dias do ensaio vs. a expansão no CPT-38, o que nos permitiu observar a baixa correlação entre ambas as metodologias. Tanto os pontos próximos ao eixo das abcissas quanto os pontos próximos ao eixo das ordenadas apresentam resultados que se desviam da correlação. As primeiras são devidas a amostras de granito (com Qz/mc e Qz/t como componente reativo) e as últimas a amostras de basalto (com presença de Vv). Foram incluídos os resultados em basaltos relatados por ^{Madsen e colaboradores (Madsen et al. 2018}), observando-se que duas das três amostras apresentaram baixa correlação (pontos próximos ao eixo das ordenadas).

A norma ASTM C 1778 (^{ASTM, 2020}) define uma área no gráfico de agregado reativo onde há uma boa correlação entre as duas metodologias de ensaio. Dentre os agregados reativos, apenas três se enquadraram na área de boa correlação (AGRN, AFRN, CNC) e apenas três agregados foram classificados como não reativos por ambas as metodologias (AFJ, PR48 e CNC1).

Portanto, a metodologia da barra de argamassa (AMBT) resultou de baixa confiabilidade para avaliar a potencialidade reativa do agregado, embora seja considerada adequada para avaliar a uniformidade de uma fonte de agregado ou para avaliar a capacidade de inibir a reação de uma medida preventiva adotada (ASTM, 2020).

Figura 2 Expansão em AMBT em 14 e 28 dias vs. expansão em CPT-38 em 52 semanas. 

A Figura 3 apresenta a expansão do prisma de concreto, a metodologia acelerada CPT-60 vs. a expansão usando a metodologia tradicional CPT-38, incluindo todas as amostras avaliadas. Uma correlação adequada foi obtida entre ambos (R2 = 0,78). O número de amostras por tipo de agregado foi limitado, portanto não foi possível fazer uma linha de correlação para cada tipo.

No mesmo gráfico, foram adicionados os dados relatados na bibliografia (^{Madsen et al. 2018} e ^{Falcone et al. 2012}) agrupados por constituintes reativos (Qz/mc, Qz/t, Vv e outros).

Os agregados com presença de vidro vulcânico (Vv) (identificados como basaltos) apresentaram uma correlação adequada tanto nos seus próprios dados como nos dados da bibliografia (^{Madsen et al. 2018} e ^{Falcone et al. 2012}).

^{Falcone e colaboradores (Falcone et al. 2012}) mostraram que os agregados com a presença de Qz/mc e Qz/t se agrupam mais perto do eixo das ordenadas (pontos em linha preta, sem preenchimento) e a partir daqui recomendaram o limite de 0,08 % para agregados com esses constituintes reativos na metodologia CPT-60 (Tabela 1). No entanto, nossos próprios resultados não mostraram uma tendência semelhante para esse tipo de agregado.

Figura 3 Expansão no CPT-60 a 13 semanas vs expansão no CPT-38 a 52 semanas. 

A metodologia de ensaio CPT-60 é relativamente nova, havendo poucas evidências de correlação com as demais metodologias e de correlação com o comportamento do agregado em serviço. Um número maior de registros deve estar disponível para analisar se o limite de 0,08% no CPT-60 em 13 semanas para agregados com presença de quartzo microcristalino ou quartzo tensionado se correlaciona com o limite de 0,04% no CPT-38 a 52 semanas. Nesse sentido, existe outro método de análise proposto pelo RILEM (^{Nixon e Sims, 2016}). Nesta análise, aplicando o modelo matemático conhecido como modelo de Kolmogorov-Avrami-Mehl-Johnson (abreviado modelo KAMJ) são obtidos os parâmetros cinéticos da reação (ln(k) e M) específicos para o material em estudo e para a metodologia de expansão utilizada. Esses parâmetros estão ligados aos limites de expansão da Tabela 1 e a reatividade da amostra é obtida ((^{Gowripalan and Sirivivatnanon, 2017}; ^{Mangialardi, 2002}; ^{Vila et al., 2020}; ^{Johnston and Fournier, 2000}).