Os granitos são rochas essencialmente constituídas por quartzo, micas e feldspatos. Estes últimos minerais são aqueles que, nestas rochas, contêm mais elementos alcalinos, assim, são também os que, em condições específicas são passíveis de libertar esses elementos na forma de iões. As reações álcalis-sílica (RAS) são reações químicas que ocorrem no betão entre formas de sílica presentes nos agregados e os iões alcalinos (álcalis) existentes na solução intersticial. De acordo com a literatura, os agregados graníticos são considerados de reação lenta quando utilizados em betão, indicando que as reações apenas se manifestam algumas décadas após a construção. Verifica-se, no entanto, a existência de numerosas estruturas onde foram empregues agregados graníticos e que apresentam problemas relacionados com RAS. Tendo em conta esta problemática, os agregados de natureza granítica têm sido alvo de estudo detalhado em Portugal com vista à caracterização da sua reatividade potencial, considerada de reação lenta, devido à presença frequente de quartzo deformado e/ou microcristalino. Adicionalmente há a considerar nestas rochas a presença de feldspatos que podem libertar álcalis para a solução intersticial do betão e assim contribuir para a ocorrência de RAS. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a possível libertação de álcalis por um conjunto de sete agregados graníticos portugueses previamente estudados quanto à sua reatividade potencial aos álcalis. Assim, realizou-se a análise petrográfica com especial enfase no estudo dos feldspatos presentes e o seu grau de alteração, cuja quantificação foi realizada a partir da análise de imagem de fotografias obtidas ao microscópio ótico. Cada agregado foi dividido em frações que apresentavam diferentes graus de alteração para realização de ensaios de avaliação da libertação de álcalis em solução alcalina de acordo com a metodologia prevista na recomendação RILEM AAR-8. Foram realizados alguns ensaios complementares de avaliação da reatividade destas rochas, nomeadamente usando prismas de betão que haviam submetidos previamente a ensaios de expansão acelerada, em particular o designado por Gel Pat Test, com o objetivo de observar a formação de gel sílico-alcalino sobre partículas de agregado quando o betão é exposto a uma solução fortemente alcalina. Foram ensaiados blocos de granito porfiróide em duas frações – sã e alterada, que foram submetidas a ataque químico de NaOH a fim de determinar se a sua estabilidade química é afetada por um meio com características semelhantes às do betão. Os resultados obtidos permitiram concluir que os feldspatos, quando submetidos a condições similares às da solução intersticial do betão, libertam álcalis para essa solução, sendo essa libertação mais intensa no granito são, ou seja, o grau de alteração dos minerais vai condicionar a maior ou menor libertação de álcalis. Conclui-se ainda, a partir dos estudos realizados, que ensaios como a análise petrográfica e a análise de imagem constituem métodos importantes na caracterização de um agregado, permitindo realizar uma descrição e classificação inicial de forma rápida e expedita. No entanto, ensaios como o ataque químico a feldspatos e o Gel Pat Test deverão ser estudados mais aprofundadamente de forma a serem aplicados corretamente a agregados de reação lenta, como os granitos, uma vez que neste trabalho os resultados obtidos não foram esclarecedores. Salienta-se que a utilização de diferentes métodos é crucial para a previsão do comportamento de um agregado quando utilizado em betão.

Granites are rocks essentially composed by quartz, micas and feldspars, the latter being the minerals which, in these rocks, contain more alkalis in their structure and thus, able to release them under specific conditions. Alkali-silica reactions (ASR) are chemical reactions that occur in concrete, between the silica reactive forms that are present in the aggregates and alkalis of the concrete interstitial solution. According to the literature, granite aggregates are considered of slow reaction when used in concrete, indicating that the effects of such reactions are only manifested several years after the construction takes place. However, there is an existence of innumerable structures where granite aggregates were employed that show ASR-related problems. Considering this, a large number of different Portuguese granitic aggregates were studied with the aim of characterizing its potential reactivity. The presence of deformed or microcrystalline quartz causes the reactions to be slower and the feldspars can potentially release alkalis to the interstitial solutions in the concrete, favouring the progression and development of ASR. For evaluating the possibility of alkalis-release, seven different Portuguese granite aggregates were petrographically analysed, with special emphasis on the characterization of the feldspars and the intensity of their alteration. This alteration was quantified combining petrography and microphotographs image analysis. Each aggregate was divided in fractions, according to the observed alteration intensity and alkali-release potential tests, using alkaline solutions were performed, according to the RILEM AAR-8 methodology. A complementary test was also carried out, to evaluate the rocks reactivity, using concrete prisms, which previously underwent accelerated expansion texts. This experiment, named Gel Pat Test, assesses the potential for the formation of silico-alkaline gel. Non-altered and altered granite single feldspar crystals were also subjected to chemical reaction with NaOH to determine if their chemical stability is affected, when placed under similar conditions as the ones found in concrete. Contrary to what’s been described in previous works that used similar procedures, it was proven that the aggregate particles that show more intense alteration evidences are found to release a smaller amount of alkalis. This allowed to also prove that the feldspar, when in chemical conditions similar to the ones which are found within the concrete, can release alkalis into the interstitial solutions. Additionally, this study allowed to establish petrographic and image analysis as important processes for determining the reactivity of an aggregate, allowing an initial expedite classification and selection. Some tests, such as chemical attacks to feldspars and the Gel Pat Test should be further studied, in detail, so that they can be correctly applied to granitic aggregates, as the obtained results weren’t conclusive. It is also emphasized that the combination of different methods is crucial for the correct determination of the aggregates reactivity.

Tese de mestrado em Geologia Económica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2017