Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/74977
Tipo: Dissertação
Título: Influência da adição de sílica ativa e coloidal na durabilidade de materiais cimentícios submetidos a ataque por sulfatos
Título(s) alternativo(s): Influence of the addition of active and colloidal silica on the durability of cementitious materials subjected to sulfate attack
Autor(es): Felipe Nogueira Torres
Primeiro Orientador: Aldo Giuntini de Magalhães
Primeiro membro da banca : Fernando do Couto Rosa Almeida
Segundo membro da banca: Antônio Carlos dos Santos
Resumo: Um desafio recorrente na construção civil é a durabilidade das estruturas de concreto inseridas em meios agressivos. É comum nestes ambientes a presença de íons sulfato, os quais, reagem com os compostos hidratados da pasta de cimento endurecida. Estas reações deletérias tem como produto compostos expansíveis, podendo gerar tensões internas, fissurando a matriz cimentícia, permitindo a entrada de novos agentes agressivos. Uma das soluções encontradas para mitigar esses efeitos foi o uso de adições minerais no cimento. A presente pesquisa tem por objetivo comparar o comportamento de argamassas com a substituição parcial do cimento Portland por sílica ativa e/ou coloidal, frente à degradação causada pelo ataque por sulfatos, por um período de exposição de 140 dias. Para isso, foi analisado e avaliado a variação dimensional, a variação de massa, a resistividade elétrica superficial, a resistividade volumétrica e as propriedades mecânicas dos corpos de prova ensaiados. Neste trabalho, foram preparadas quatro misturas de argamassas: a de referência T-REF (CPV – ARI), a mistura T-10 onde houve a substituição do cimento Portland por sílica ativa no teor de 10% em relação a massa, T-10- 1,5 (10% de sílica ativa + 1,5% de sílica coloidal) e T-10-2,5 (10% de sílica ativa + 2,5% de sílica coloidal). A composição do traço das argamassas teve fundamento na norma vigente NBR 13583 (ABNT, 2014), ou seja, produzidas em massa de 1,0:3,2 (aglomerante: areia normal brasileira); com relação água/aglomerante de 0,60. Os corpos de prova foram classificados em dois grupos: grupo A (seção quadrada de 25 mm de lado e 285 mm de comprimento) e grupo B (seção quadrada de 40 mm de lado e 160 mm de comprimento). As amostras do grupo A foram avaliadas as variações dimensionais lineares e de massa. Já as amostras do grupo B foram avaliadas as resistividades elétricas, as resistências à compressão e à tração na flexão. Para obtenção dos dados necessários, foram moldados 96 corpos de prova, 24 para cada tipo de mistura, 12 para cada grupo. As amostras foram expostas à três soluções distintas: Ca(OH)2 + H2O, Na2SO4 + H2O e MgSO4 + H2O. Os resultados demonstraram que somente através de um período de exposição estendido (20 semanas) foi possível a avaliação correta do comportamento dos cimentos frente ao ataque por sulfatos. A substituição parcial de cimento Portland por sílica ativa e/ou coloidal foi eficaz em mitigar o ataque por sulfato de sódio (Na2SO4). O mesmo não ocorreu no caso da exposição ao (MgSO4), onde as amostras T-10-1,5 e T-10-2,5 apresentaram expansões superiores à 0,03%. Todas as amostras com substituição parcial do cimento Portland sofreram elevadas perdas de massa. O ensaio de variação volumétrica reforçou os dados obtidos no ensaio de variação de massa. Todas as amostras sofreram perdas significativas nas resistividades elétricas superficiais e volumétricas quando expostas as soluções agressivas de sulfatos. A resistência a compressão foi influenciada pela substituição por adições pozolânicas, já a resistência à tração na flexão não sofreu perdas significativas. Esta pesquisa demonstra que a substituição do cimento Portland por sílica ativa e/ou coloidal foi benéfica no caso do sulfato de sódio, porém ao sofrer os efeitos mais agressivos do sulfato de magnésio, as amostras se demonstraram inviáveis. Além disso, os ensaios complementares e a solução complementar (MgSO4) provaram-se essenciais para a correta avaliação quanto a resistência do cimento ao ataque por sulfatos.
Abstract: A recurring challenge in civil construction is the durability of concrete structures inserted in aggressive environments. It is common in these environments the presence of sulfate ions, which react with the hydrated compounds of the hardened cement paste. These deleterious reactions produce expandable compounds as a product, which can generate internal tensions, cracking the cementitious matrix, allowing the entry of new aggressive agents. One of the solutions found to mitigate these effects was the use of mineral additions in cement. This research aims to compare the behavior of mortars with the partial replacement of Portland cement by silica fume and/or colloidal, against the degradation caused by the sulfate attack, for an exposure period of 140 days. For this, the dimensional variation, the mass variation, the surface electrical resistivity, the volumetric resistivity and the mechanical properties of the tested specimens were analyzed and evaluated. In this work, four mortar mixtures were prepared: the reference one T-REF (CPV - ARI), the T-10 mixture where Portland cement was replaced by silica fume at a content of 10% in relation to the mass, T-10-1, 5 (10% silica fume + 1.5% colloidal silica) and T-10-2.5 (10% silica fume + 2.5% colloidal silica). The composition of the mortar mix was based on current standards NBR 13583 (ABNT, 2014), that is, produced in a mass of 1,0:3,2 (binder: regular Brazilian sand); with a water/binder ratio of 0.60. The specimens were classified into two groups: group A (square section of 25 mm on a side and 285 mm in length) and group B (square section of 40 mm on a side and 160 mm in length). Samples from group A were evaluated for linear and mass dimensional variations. The samples from group B were evaluated for electrical resistivities, compressive strength and tensile in flexion strength. To obtain the necessary data, 96 specimens were needed, 24 for each type of mixture, 12 for each group. The samples were exposed to three different solutions: Ca(OH)2 + H2O, Na2SO4 + H2O e MgSO4 + H2O. The results demonstrated that only through an extended exposure period (20 weeks), it was possible to correctly evaluate the behavior of cements against sulfate attack. The partial replacement of Portland cement by silica fume and/or colloidal was effective in mitigating the attack by sodium sulfate (Na2SO4). The same did not occur in the case of exposure to (MgSO4), where samples T-10-1.5 and T-10-2.5 showed expansions greater than 0.03%. All samples with partial replacement of Portland cement suffered high mass losses. The volumetric variation test reinforced the data obtained in the mass variation test. All samples suffered significant losses in surface and volumetric electrical resistivities when exposed to aggressive sulfate solutions. The compressive strength was influenced by the replacement by pozzolanic additions, though the flexural tensile strength did not suffer significant losses. This research demonstrates that replacing Portland cement with sílica fume and/or colloidal silica was beneficial in the case of sodium sulfate, however, when suffering the more aggressive effects of magnesium sulfate, the samples proved to be unviable. Furthermore, the complementary tests and the complementary solution (MgSO4) proved to be essential for the correct assessment of the cement's resistance to sulfate attack.
Assunto: Materiais de construção
Argamassa
Cimento Portland
Sílica
Sulfato de sódio
Sulfato de magnésio
Resistência de materiais
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MATERIAIS E DA CONSTRUÇÃO CIVIL
Curso: Programa de Pós-Graduação em Construção Civil
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/74977
Data do documento: 25-Out-2023
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