Análise da penetração de íons cloreto em compósitos cimentícios contendo diferentes teores de escória de alto-forno
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Aldo Giuntini de Magalhães
Enio José Pazini Figueiredo
Conrado de Souza Rodrigues
Luiz Antônio Melgaço Nunes Branco
Enio José Pazini Figueiredo
Conrado de Souza Rodrigues
Luiz Antônio Melgaço Nunes Branco
Resumo
A penetração de íons cloreto é um dos principais fatores responsáveis pela redução da vida
útil das estruturas de concreto armado. Estes íons, que podem eventualmente ser introduzidos
no concreto a partir dos componentes da mistura ou penetrá-lo em decorrência da ação do
meio que o circunda, são capazes de provocar a despassivação das armaduras, propiciando a
instauração das condições requeridas para o início de um processo corrosivo, o qual é
considerado a manifestação patológica mais recorrente e severa à este tipo de estrutura. O
presente trabalho buscou avaliar a resistência à penetração de íons cloreto em concretos
produzidos com a utilização de cimentos Portland especiais contendo 0%, 30% e 60% de
substituição parcial de clínquer por escória de alto forno, os quais foram dosados de forma a
atender aos requisitos de qualidade estabelecidos para as classes de agressividade ambiental II
e III, com relação água/cimento de 0,55 e 0,60, respectivamente, conforme prescrito pela
norma brasileira NBR 6118 (ABNT, 2014). As resistências dos concretos à penetração de íons
cloreto foram avaliadas aos 28, 56 e 91 dias, utilizando-se amostras obtidas de corpos de
prova cilíndricos nas dimensões de (100 x 200) mm, curados em condição saturada e
ensaiadas de acordo com o procedimento estabelecido pela norma finlandesa NT BUILD 492
(NORDTEST, 1999). Além disso, foram realizados outros 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 e medições das
resistividades elétricas. Análises microestruturais dos concretos produzidos foram realizadas
por meio da técnica de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos
demonstraram que as substituições parciais de clínquer por escória de alto forno acarretaram
relevantes melhorias em algumas das propriedades analisadas. Os concretos com adição de
escória apresentaram índices de consistência similares ou maiores quando comparados aos
concretos de referência, sem adições, com uma mesma relação água/cimento. No tocante às
propriedades mecânicas, verificou-se, nas idades analisadas, resistências à compressão e à
tração menores nos concretos com escória em relação aos de referência, entretanto, percebeuse
que, com o avanço do tempo, as diferenças entre estes valores diminuíram e, em vista disso
e das características dos cimentos utilizados, observou-se que os concretos com adição ainda
apresentaram capacidade de ganho de resistência na última idade analisada. A incorporação
de escória de alto forno provocou também a redução das absorções de água por capilaridade e
por imersão em comparação com os concretos de referência, sendo que, no intervalo de
utilização de escória analisado (entre 0% e 60%), estas reduções potencializaram-se com o
aumento do teor de substituição. Do mesmo modo, menores índices de vazios foram obtidos à
medida em que mais escória foi adicionada. Ademais, observou-se, para todos os concretos
estudados, um significativo aumento da resistência à penetração de íons cloreto, bem como
um considerável aumento da resistividade elétrica destes em relação aos concretos de
referência com a mesma idade e relação água/cimento. Nestes casos, constatou-se ainda que
as reduções advindas das substituições por escória de alto forno foram mais expressivas do
que aquelas provenientes da redução da relação água/cimento. Verificou-se uma efetiva
correlação entre os valores de resistividade elétrica superficial e os coeficientes de migração
de íons cloreto. As análises microestruturais demonstraram a formação de uma matriz
cimentícia mais compacta e refinada quando a escória de alto forno foi incorporada aos
concretos analisados.
Abstract
The penetration of chloride ions is one of the main factors responsible for reducing the useful
life of reinforced concrete structures. These ions, which may eventually be introduced into the
concrete from the components of the mixture or penetrate it as a result of the action of the
surrounding medium, are capable of provoking the disassembling of the reinforcement,
facilitating the establishment of the conditions required for the start of a corrosive process,
which is considered the most recurrent and severe pathological manifestation to this type of
structure. The present work sought to evaluate the resistance to chloride penetration in
concretes produced using special Portland cements containing 0%, 30% and 60% of partial
replacement of clinker by blast furnace slag, which were dosed in order to meet to the quality
requirements established for environmental aggression classes II and III, with water/cement
ratio of 0.55 and 0.60, respectively, as prescribed by the Brazilian standard NBR 6118
(ABNT, 2014). The resistance of the concretes to the penetration of chloride ions was
evaluated at 28, 56 and 91 days, using samples obtained from cylindrical specimens
measuring (100 x 200) mm, cured in a saturated condition and assayed according to the
procedure established by the Finnish standard NT BUILD 492 (NORDTEST, 1999).
Furthermore, additional tests were carried out to determine the water absorption by capillarity
and by immersion, the voids index and the specific masses, as well as mechanical
characterization tests and measurements of electrical resistivity. Microstructural analyzes of
the concretes produced were performed using scanning electron microscopy technique. The
results showed that the partial substitutions of clinker for blast furnace slag resulted in
significant improvements in some of the properties analyzed. The concrete with slag addition
presented similar or higher consistency indices when compared to the reference concrete,
without additions, with the same water/cement ratio. Regarding the mechanical properties,
smaller compressive and tensile strengths were observed in the concrete with slag compared
to the reference ones, however, it was observed that, with the advancement of time, the
differences between these values decreased and, in view of this and the characteristics of the
cements used, it was observed that the concretes with addition still presented capacity of
resistance gain in the last analyzed age. The incorporation of blast furnace slag also led to the
reduction of water absorption by capillarity and immersion in comparison with the reference
concretes. In the range of slag analyzed (between 0% and 60%), these reductions increase in
the substitution content. Likewise, lower void indices were obtained as more slag was added.
In addition, a significant increase in resistance to chloride ion penetration was observed for all
the studied concretes, as well as a considerable increase in their electrical resistivity in
relation to the reference concrete with the same age and water/cement ratio. In these cases, it
was also observed that the reductions resulting from the substitutions for blast furnace slag
were more significant than those resulting from the reduction of the water/cement ratio. There
was an effective correlation between the values of surface electrical resistivity and the
migration coefficients of chloride ions. The microstructural analysis demonstrated the
formation of a more compact and refined cement matrix when blast furnace slag was
incorporated into the concretes analyzed.
Assunto
Construção civil, Concreto, Durabilidade (Engenharia), Escória, Íons - Migração e velocidade
Palavras-chave
Concreto, Durabilidade, Escória de alto forno, Migração de íons cloreto