Avaliação da penetração de íons cloreto em concretos produzidos com escória de alto forno e agregados miúdos reciclados de resíduo de concreto fresco
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Eduardo Chahud
Adriana Guerra Gumieri
Gibson Rocha Meira
Adriana Guerra Gumieri
Gibson Rocha Meira
Resumo
Os agregados reciclados, provenientes de resíduos de construção e demolição (RCD),
apresentam grande diversidade e heterogeneidade em sua composição. Estas são,
indubitavelmente, as principais dificuldades enfrentadas para se incluir no sistema normativo,
critérios para a produção e uso de concretos com finalidade estrutural obtidos a partir da
incorporação de tais materiais. Apesar dos desafios enfrentados, diversos estudos vêm sendo
realizados visando investigar o potencial de aproveitamento dos RCDs. Dentro deste contexto,
resultados divergentes de desempenho mecânico são relatados em pesquisas realizadas com
concretos produzidos com materiais obtidos a partir de resíduos de concreto usinado, em
particular, o resíduo de concreto fresco por lavagem, proveniente do material residual da
deposição conjunta de concreto retornado e do material obtido por meio da lavagem dos
elementos das usinas. Deve-se observar também que, para se ter garantias do desempenho do
material ao longo da vida útil dos elementos estruturais, faz-se necessário investigar não apenas
as suas características mecânicas, mas, também, dentre outros aspectos, a sua durabilidade em
função da interação com os agentes agressivos do meio ao qual estará exposto. Sendo a
penetração de íons cloreto um dos principais fatores responsáveis pela redução da vida útil das
estruturas de concreto armado, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de
concretos produzidos com a substituição parcial de agregados miúdos naturais por agregados
miúdos reciclados provenientes do processamento de resíduos de concretos frescos obtidos por
lavagem, frente à penetração de tais íons. Para tal, foram produzidos dois traços de referência,
utilizando-se cimentos Portland contendo 0% e 60% de escória granulada de alto forno, os quais
foram dosados com uma relação a/c ≤ 0,55 para uma resistência à compressão ≥ 30 MPa, de
forma a atender aos requisitos de desempenho estabelecidos para concreto armado com a classe
de agressividade ambiental III da NBR 6118 (ABNT, 2014). Para cada um dos traços de
referência, foram dosados dois outros traços, fazendo-se a substituição parcial de 30% e 50%,
em massa, dos agregados miúdos naturais por agregados miúdos reciclados. Os corpos de prova
foram confeccionados de acordo com o procedimento definido pela NBR 5738 (ABNT, 2015)
e mantidos em condição de cura saturada até a data dos ensaios. A resistência dos concretos à
penetração de íons cloretos foi avaliada nas idades de 28, 63, 91, 126 e 182 dias por meio de
amostras obtidas de corpos de prova cilíndricos, e ensaiadas conforme procedimento
estabelecido pela norma finlandesa NT BUILD 492 (NORDTEST, 1999). Ademais, foram
realizados ensaios complementares para determinação da absorção de água por capilaridade e
por imersão, do índice de vazios e das massas específicas, bem como ensaios de caracterização
mecânica. Os resultados obtidos demonstraram, primeiramente, que a substituição parcial de
60% de cimento Portland por escória granulada de alto forno trouxe relevantes melhorias em
todas as propriedades investigadas. Observou-se que, nas idades mais avançadas, a substituição
parcial de agregados miúdos naturais por agregados reciclados e, de cimento Portland por
escória de alto forno, implicaram simultaneamente no aumento da resistência mecânica e na
melhoria das propriedades físicas e de durabilidade dos concretos. Deste modo, com base nos
resultados obtidos neste estudo, verificou-se que os concretos produzidos apresentaram
desempenho satisfatório, tanto nos aspectos mecânicos, quanto nos quesitos de durabilidade
avaliados, para serem utilizados com finalidade estrutural.
Abstract
The recycled aggregates from construction and demolition waste (CDW) have great diversity
and heterogeneity in their composition. These are, undoubtedly, the main difficulties faced to
include in the normative system, criteria for the production and use of concretes with structural
purpose obtained from the incorporation of such materials. Despite the challenges faced, several
studies have been carrying out in order to investigate the potential for using CDWs. Within this
context, divergent results of mechanical strength was reported in researches carried out with
concretes produced with materials obtained from ready-mixed concrete plants waste, in
particular, the fresh concrete waste, residual material from returned concrete and wastes
obtained by ready-mixed plant elements washing operations. It should also be noted that, in
order to guarantee the material performance over the useful life of the structural elements, it is
necessary to investigate not only its mechanical characteristics, but also, among other aspects,
its durability due to the interaction with aggressive agents of the environment to which it will
be exposed. Since the penetration of chloride ions is one of the main factors responsible for
reducing the useful life of reinforced concrete structures, the present work aims to evaluate the
performance of concretes produced with the partial replacement of natural fine aggregates for
recycled fine aggregates from the processing of fresh concrete waste due to the penetration of
such ions. For this purpose, two reference concretes were produced using Portland cements
containing 0% and 60% contents of granulated blast furnace slag, which were dosed with an
water/cement ratio ≤ 0.55 for a compressive strength ≥ 30 MPa, in order to comply the
performance requirements for reinforced concrete established for the environmental
aggressiveness class III of NBR 6118 (ABNT, 2014). For each of the reference concretes, two
other concretes mixes were dosed with the partial replacement of 30% and 50%, by weight, of
natural fine aggregates by recycled fine aggregates. The specimens were produced according
to the procedure defined by NBR 5738 (ABNT, 2015) and maintained in a condition of
saturated cure until the date of the tests. The resistance of concretes to the penetration of
chloride ions was evaluated at the ages of 28, 63, 91, 126 and 182 days, using samples obtained
from cylindrical specimens, and tested according to the procedure established at the Finnish NT
standard BUILD 492 (NORDTEST, 1999). Furthermore, complementary tests were carried out
to determine the water absorption by capillarity and by immersion, the voids index and specific
masses, as well as mechanical strength tests. The results obtained demonstrated, firstly, that the
partial replacement of 60% of Portland cement by granulated blast furnace slag brought relevant
improvements in all the investigated properties. It was observed that, in the most advanced ages,
the partial substitution of natural fine aggregates for recycled fine aggregates and Portland
cement for blast furnace slag, implied, simultaneously, in an increase in mechanical strength
and an improvement in the physical properties and durability of the concretes. Thus, based on
the results obtained in this study, it was found that the concretes produced presented satisfactory
performance, both in the mechanical aspects as well as in the evaluated durability requirements
to be used for structural purposes.
Assunto
Construção civil, Materiais de construção, Agregados (Materiais de construção), Durabilidade (Engenharia), Escória
Palavras-chave
Agregados reciclados, Resíduo de construção e demolição, Resíduo de concreto fresco por lavagem, Escória de alto forno, Durabilidade, Migração de íons cloreto
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