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INFLUÊNCIA DA FINURA E TEOR DE ESCÓRIA NA
PENETRAÇÃO DE CLORETOS NO CONCRETO
por
Paulo Edgar Figueira Costa
Dissertação apresentada ao curso de Pós-Graduação em
Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria - RS,
como requisito parcial para obtenção do grau de
MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL.
CPGEC
Santa Maria, RS, Brasil
2001
ii
Universidade Federal de Santa Maria Curso de Pós-graduação em Engenharia Civil
Mestrado em Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertação de Mestrado
INFLUÊNCIA DA FINURA E TEOR DE ESCÓRIA NA PENETRAÇÃO DE CLORETOS NO CONCRETO
elaborada por Paulo Edgar Figueira Costa
como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
Prof. Dr. Antônio Luiz G. Gastaldini (Orientador) – UFSM/RS
Prof. Dr. Geraldo Cechella Isaia – UFSM/RS
Prof. Dr. Hélio Adão Greven – UFRGS
Santa Maria, 21 de dezembro de 2001
iii
UM VENCEDOR
Um VENCEDOR é sempre parte da resposta Um PERDEDOR é sempre parte do problema Um VENCEDOR tem sempre um programa Um PERDEDOR tem sempre uma desculpa Um VENCEDOR diz: deixe-me ajuda-lo Um PERDEDOR diz: não é minha obrigação Um VENCEDOR enxerga uma resposta para cada problema Um PERDEDOR enxerga um problema para cada resposta Um VENCEDOR diz: pode ser difícil, mas é possível Um PERDEDOR diz: pode ser possível, mas é difícil. Um VENCEDOR não vence pessoas, vence obstáculos e desafios.
Autor desconhecido
iv
SALMO 23
O SENHOR é o meu pastor, nada me faltará.
2 Deitar-me faz em verdes pastos, guia-me mansamente a águas tranqüilas.
3 Refrigera a minha alma; guia-me pelas veredas da justiça, por amor do seu
nome.
4 Ainda que eu andasse pelo vale da sombra da morte, não temeria mal algum,
porque tu estás comigo; a tua vara e o teu cajado me consolam.
5 Preparas uma mesa perante mim na presença dos meus inimigos, unges a
minha cabeça com óleo, o meu cálice transborda.
6 Certamente que a bondade e a misericórdia me seguirão todos os dias de
minha vida; e habitarei na casa do Senhor por longos dias.
v
Obrigado a todos que de alguma forma ajudaram a concluir esta etapa
de minha vida.
Agradeço a Deus pela saúde e espírito forte para enfrentar e vencer as
dificuldades inerentes a este trabalho, e por manter-me livre e cheio de
esperança para encaminhar futuras pesquisas.
vi
C837i Costa, Paulo Edgar Figueira
Influência da finura e teor de escória na penetração de
cloretos no
concreto / Paulo Edgar Figueira Costa. – Santa Maria, 2001. xxi, 115 f. : il., grafs, tabs. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Santa Maria, Curso de
Pós-Graduação em Engenharia Civil, Santa Maria, RS, 2001, Antônio Luiz Guerra Gastaldini, orientador.
1. Concreto de cimento Portland 2. Material de construção 3. Engenharia
Civil 4 Escória de alto forno 5 Cloreto I Título
Ficha catalográfica elaborada por Jovana Soares Urruth CRB l0/1228 Biblioteca Setorial do CT da UFSM
vii
INFLUÊNCIA DA FINURA E TEOR DE ESCÓRIA NA
PENETRAÇÃO DE CLORETOS NO CONCRETO
por
Paulo Edgar Figueira Costa
Dissertação apresentada ao curso de Pós-Graduação em
Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria - RS,
como requisito parcial para obtenção do grau de
MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL.
CPGEC
Santa Maria, RS, Brasil
2001
viii
Universidade Federal de Santa Maria Curso de Pós-graduação em Engenharia Civil
Mestrado em Engenharia Civil
A Comissão Examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertação de Mestrado
INFLUÊNCIA DA FINURA E TEOR DE ESCÓRIA NA PENETRAÇÃO DE CLORETOS NO CONCRETO
elaborada por Paulo Edgar Figueira Costa
como requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil
COMISSÃO EXAMINADORA:
Prof. Dr. Antônio Luiz G. Gastaldini (Orientador) – UFSM/RS
Prof. Dr. Geraldo Cechella Isaia – UFSM/RS
Prof. Dr. Hélio Adão Greven – UFRGS
Santa Maria, 21 de dezembro de 2001
ix
UM VENCEDOR
Um VENCEDOR é sempre parte da resposta Um PERDEDOR é sempre parte do problema Um VENCEDOR tem sempre um programa Um PERDEDOR tem sempre uma desculpa Um VENCEDOR diz: deixe-me ajuda-lo Um PERDEDOR diz: não é minha obrigação Um VENCEDOR enxerga uma resposta para cada problema Um PERDEDOR enxerga um problema para cada resposta Um VENCEDOR diz: pode ser difícil, mas é possível Um PERDEDOR diz: pode ser possível, mas é difícil. Um VENCEDOR não vence pessoas, vence obstáculos e desafios.
Autor desconhecido
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SALMO 23
O SENHOR é o meu pastor, nada me faltará.
2 Deitar-me faz em verdes pastos, guia-me mansamente a águas tranqüilas.
3 Refrigera a minha alma; guia-me pelas veredas da justiça, por amor do seu
nome.
4 Ainda que eu andasse pelo vale da sombra da morte, não temeria mal algum,
porque tu estás comigo; a tua vara e o teu cajado me consolam.
5 Preparas uma mesa perante mim na presença dos meus inimigos, unges a
minha cabeça com óleo, o meu cálice transborda.
6 Certamente que a bondade e a misericórdia me seguirão todos os dias de
minha vida; e habitarei na casa do Senhor por longos dias.
xi
Obrigado a todos que de alguma forma ajudaram a concluir esta etapa
de minha vida.
Agradeço a Deus pela saúde e espírito forte para enfrentar e vencer as
dificuldades inerentes a este trabalho, e por manter-me livre e cheio de
esperança para encaminhar futuras pesquisas.
xii
SUMÁRIO
RESUMO ................................................................................................. ix
ABSTRACT ............................................................................................. xi
LISTA DE TABELAS .............................................................................. xiii
LISTA DE FIGURAS ............................................................................... xv
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ................................................ xviii
LISTA DE ANEXOS ................................................................................. xx
CAPITULO I INTRODUÇÃO .......................................................................................... 1 CAPÍTULO II CORROSÃO DAS ARMADURAS ............................................................ 5 2.1 - Introdução ......................................................................................... 5
2.2 - Mecanismos de Corrosão Devido à Ação de Cloreto ....................... 7
2.3 - Penetração de Cloreto e as Variáveis que a Influenciam ............... 10
CAPITULO III CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO COM ESCÓRIA FRENTE A CLORETOS ............................................................................................ 19 3.1 - Introdução ....................................................................................... 19
3.2 - Escória Granulada de Alto Forno .................................................... 21
3.3 - Utilização da Escória Granulada de Alto Forno nos Concretos ...... 23
3.4 - Penetração de Cloreto, Fixação e Relação Cl-/OH- ........................ 25
3.5 - Composição da solução aquosa dos poros e pH ........................... 29
3.6 - Resistividade Elétrica ...................................................................... 31
xiii
3.7 - Penetração de Oxigênio ................................................................. 33
CAPITULO IV INVESTIGAÇÃO EXPERIMENTAL ........................................................ 36 4.1 - Introdução ....................................................................................... 36
4.2 - Variáveis envolvidas na pesquisa ................................................... 37
4.3 - Procedimentos e técnicas utilizadas ............................................... 38
4.4 - Ensaios de caracterização dos materiais .........................................39
4.4.1 - Aglomerantes ............................................................................... 39
4.4.2 - Agregados .................................................................................... 43
4.4.3 - Aditivo superplastificante .............................................................. 44
4.5 - Dosagem dos concretos .................................................................. 46
4.5.1 - Cura dos concretos e preparação dos corpos de prova ............ 47
4.6 - Ensaios realizados com o concreto ................................................. 49
4.6.1 - Resistência à compressão axial ................................................... 49
4.6.2 - Penetração de cloreto .................................................................. 49
4.7 - Ensaio realizado com pasta ............................................................ 51
4.7.1 - Extração da solução dos poros .................................................... 51
CAPITULO V ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .................................... 53 5.1 - Introdução ....................................................................................... 53
5.2 - Análise dos resultados de resistência à compressão ..................... 54
5.3 - Resultados de penetração de cloreto ............................................. 66
5.4 - Penetração de cloreto em igualdade de resistência ....................... 73
5.5 - Teor de cloreto retido ...................................................................... 82
5.5.1 - Relação Cl-/OH- .......................................................................... 86
5.6 - Análise dos resultados de solução aquosa dos poros ................... 88
5.7 - Integração dos resultados .............................................................. 92
5.7.1 - Resistência à compressão versus penetração de cloreto ........... 92
5.7.2 - Penetração de cloreto versus solução aquosa dos poros ........... 93
CAPÍTULO VI CONCLUSÃO ......................................................................................... 95
xiv
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIAS ......................................................... 98 ANEXO A (tabelas) ............................................................................... 106 ANEXO B (figuras) ................................................................................ 112
xv
RESUMO
INFLUÊNCIA DA FINURA E TEOR DE ESCÓRIA NA PENETRAÇÃO DE
CLORETOS NO CONCRETO
Autor: Paulo Edgar Figueira Costa
Orientador: Prof. Dr. Antônio Luiz Guerra Gastaldini
Um aspecto da durabilidade do concreto que mais levanta
questionamentos no meio técnico é a corrosão do aço, e os dois principais
agentes de seu desencadeamento são a carbonatação e a penetração de
cloretos. Este trabalho investigou a influência da finura e da percentagem de
substituição de escória na penetração de cloretos do concreto. Foram
investigadas 7 misturas aglomerantes, sendo uma de referência, sem adição
alguma, contendo somente CPV-ARI e as demais contendo escória, em 3
diferentes finuras Blaine, 300 m2/kg, 500 m2/kg e 700 m2/kg, em percentagens
de substituição em massa de cimento de 35% e 70%. Os ensaios realizados
foram de resistência à compressão axial (NBR 5738 e 5739), penetração de
cloretos (ASTM C 1202) e composição da solução aquosa dos poros. Os níveis
de resistência foram definidos em função das relações água/aglomerante 0,35,
0,50 e 0,65, e curados por um período de 7, 28 e 91 dias. Posteriormente,
xvi
foram construídas as curvas de Abrams que possibilitaram uma análise em
dois níveis de resistência, 35 MPa aos 28 dias e 55 MPa aos 91 dias. Da
análise dos resultados obtidos, constatou-se redução na penetração total de
cloretos para as misturas com escória, comparadas àquela de referência, tanto
para igualdade de relação a/ag quanto para os níveis de resistência, 35 MPa
aos 28 dias e 55 MPa aos 91 dias, com exceção da mistura na finura Blaine de
700 m2/kg e teor de substituição de 35%. O aumento na finura da escória
resultou em aumento da resistência à compressão e aumento da penetração
total de cloretos, enquanto que o aumento no teor de substituição, 35% para
70%, resultou em redução da resistência à compressão, na penetração de
cloretos e na condutividade elétrica.
Verificou-se forte correlação entre a penetração de cloretos, em
Coulombs, e a concentração de Na2O equivalente e a condutividade elétrica.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL Autor : Paulo Edgar Figueira Costa Orientador : Antônio Luiz Guerra Gastaldini Título: Influência da Finura e Teor de Escória na Penetração de Cloretos no
Concreto. Dissertação de Mestrado em Patologia das Construções. Santa Maria, 21 de dezembro de 2001.
xvii
ABSTRACT
THE INFLUENCE OF SLAG FINENESS AND CONCENTRATION IN THE
CHLORIDE PENETRATION IN CONCRETE
Author: Paulo Edgar Figueira Costa
Tutor: Prof. Dr. Antônio Luiz Guerra Gastaldini
One of the main aspects of concrete durability under close scrutiny today
is that of steel corrosion, which is initiated by two main agents: carbonation and
chloride penetration. This study investigated the influence of both the fineness
and the concentration of granulated blast furnace slag in the chloride
penetration in concrete. Seven different binder mixtures were investigated. One
was labeled reference sample and prepared with portland cement only while the
remaining six samples were prepared with slag of three different finenesses
(300 m2/kg, 500 m2/kg e 700 m2/kg) in 35% and 70% substitutions of cement
mass. Tests of axial compressive strength (according to Brazilian standards
NBR 5738 and 5739), chloride penetration (ASTM C 1202) and pore water
solution were performed. The strength levels were defined in relation to the w/b
ratios (0.35, 0.50 and 0.65) and cured for 7, 28 and 91 days. Abrams curves
were then plotted to analyze two strength levels: 35 MPa at 28 days and 55
xviii
MPa at 91 days. Results show a reduction in total chloride penetration in the
slag mixtures when compared to the reference sample for both the same w/b
ratio and the same strength levels (35 MPa at 28 days and 55 MPa at 91 days).
The only exception was the mixture with Blaine fineness 700 m2/kg and 35%
substitution. The increase in the fineness of the slag yielded increased
compressive strength and chloride penetration, while the increase in
substitution from 35% to 70% resulted in a reduction in compressive strength,
chloride penetration and electrical conductivity.
A strong correlation was found between chloride penetration (measured in
Coulombs), the concentration of equivalent Na2O and electrical conductivity.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA Post graduation Program in Civil Engineering Author: Paulo Edgar Figueira Costa Tutor: Antônio Luiz Guerra Gastaldini Title: the influence of slag fineness and concentration slag in chloride penetration in concrete Master’s thesis in Pathology of Constructions. Santa Maria, December 21st, 2001.
xix
LISTA DE TABELAS
TABELA 4.1 - Denominação e teor de adição mineral por mistura ......... 39
TABELA 4.2 - Massa específica dos aglomerantes ................................ 40
TABELA 4.3 - Composição química dos aglomerantes .......................... 40
TABELA 4.4 - Dados granulométricos dos aglomerantes ....................... 41
TABELA 4.5 - Área específica dos aglomerantes ................................... 42
TABELA 4.6 - Características físicas dos agregados .............................. 44
TABELA 4.7 - Traços utilizados, teor de aditivo e consumo de aglomeran
te/m3 de concreto ............................................................. 47
TABELA 4.8 - Idades de ensaios e dimensões de corpos de prova ....... 48
TABELA 4.9 - Condutividade equivalente de ions aquosos numa
concentração infinita em 25° C ........................................ 52
TABELA 5.1 - Resistência à compressão axial e índice médio de
resistência ....................................................................... 57
TABELA 5.2 - Apresenta os coeficientes da curva de Abrams para a
resistência à compressão, aos 7, 28 e 91 dias ................ 61
TABELA 5.3 - Consumo de escória e cimento para o nível de 35 MPa .. 62
TABELA 5.4 - Consumo de escória e cimento para o nível de 55 MPa .. 64
TABELA 5.5 - Penetração de cloreto aos 28 e 91 dias ........................... 67
TABELA 5.6 - Coeficientes da curva de Abrams, para a penetração de
cloreto aos 28 e 91 dias ................................................... 72
TABELA 5.7 - Relações a/ag e consumo de cimento para 35 MPa aos 28
dias e 55 MPa aos 91 dias ............................................... 73
xx
TABELA 5.8 - Penetração total de cloreto, índice de penetração médio e
penetração unitária para o nível de resistência de 35 MPa
aos 28 dias ....................................................................... 77
TABELA 5.9 - Penetração de cloreto para resistência à compressão de 55
MPa aos 91 dias .............................................................. 79
TABELA 5.10 - Alcalinidade, teor de cloreto retido e relação iônica Cl-/OH-,
aos 91 dias ....................................................................... 86
TABELA 5.11 - Análise da solução aquosa dos poros, para relação a/ag
0,50 aos 91 dias ............................................................. 89
TABELA 5.12 - Na2Oeq, condutividade elétrica relativa para relação a/ag
0,50 aos 91 dias ............................................................. 90
xxi
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 2.1 - Representação esquemática das formas de penetração de
cloretos na estrutura de concreto .................................... 8
FIGURA 4.1 - Difratograma de raios X do cimento ARI .......................... 41
FIGURA 4.2 - Distribuição granulométrica das escórias ......................... 42
FIGURA 4.3 - Percentagem de superplastificante em massa de cimento
.......................................................................................... 45
FIGURA 4.4 - Câmara climatizada .......................................................... 48
FIGURA 4.5 - Ensaio de penetração de cloreto ...................................... 50
FIGURA 5.1 - Índice médio de resistência à compressão com o aumento
do grau de hidratação, aos 7, 28 e 91 dias ...................... 58
FIGURA 5.2 - Índice médio unitário de resistência, aos 7, 28 e 91 dias . 58
FIGURA 5.3 - Evolução da resistência à compressão com o aumento
na finura de escória, aos 7, 28 e 91 dias ......................... 59
FIGURA 5.4 - Evolução da resistência à compressão com a idade .... 60
FIGURA 5.5 - Comparativo de consumo de cimento para resistências
à compressão de 35 MPa aos 28 dias ............................. 63
FIGURA 5.6 - Comparativo de consumo de cimento para resistências à
compressão de 55 MPa aos 91 dias ................................ 64
FIGURA 5.7 - Desenvolvimento de penetração de cloreto com a finura da
escória aos 28 e 91 dias .................................................. 69
FIGURA 5.8 - Desenvolvimento de penetração de cloreto com a idade . 70
xxii
FIGURA 5.9 - Índice médio de penetração de cloretos, aos 28 e 91 dias
.......................................................................................... 71
FIGURA 5.10 - Penetração unitária de cloretos, aos 28 e 91 dias ......... 71
FIGURA 5.11 - Consumo de cimento para o nível de resistência de 35
MPa aos 28 dias ........................................................... 74
FIGURA 5.12 - Consumo de cimento para o nível de resistência de 55
MPa aos 91 dias ........................................................... 74
FIGURA 5.13 - Penetração de cloreto total para o nível de resistência de
35 MPa aos 28 dias ...................................................... 75
FIGURA 5.14 - Índice médio de penetração total de cloreto, para o nível
de resistência de 35 MPa aos 28 dias .......................... 77
FIGURA 5.15 - Penetração unitária de cloreto para o nível de resistência
de 35 MPa aos 28 dias ................................................. 78
FIGURA 5.16 - Penetração de cloreto total para o nível de resistência de
55 MPa aos 91 dias ...................................................... 79
FIGURA 5.17 - Índice médio de penetração total de cloreto, para o nível
de resistência de 55 MPa aos 91 dias .......................... 81
FIGURA 5.18 - Penetração unitária de cloreto para o nível de resistência
de 55 MPa aos 91 dias ................................................. 82
FIGURA 5.19 - Teores de cloretos totais retidos no aglomerante aos 91
dias ................................................................................ 84
FIGURA 5.20 - Teores de cloretos retidos no cimento aos 91 dias ....... 84
FIGURA 5.21 - Relação entre penetração total de cloretos, em Coulombs,
e o teor de cloretos totais retidos ................................... 85
FIGURA 5.22 - Relação iônica Cl-/OH- aos 91 dias ............................... 87
FIGURA 5.23 - Solução aquosa dos poros aos 91 dias ........................ 88
FIGURA 5.24 - Condutividade elétrica, em ohm-1, para relação a/ag 0,50
aos 91 dias ..................................................................... 91
FIGURA 5.25 - Condutividade elétrica, em %, para relação a/ag 0,50 aos
91 dias .......................................................................... 91
FIGURA 5.26 - Resistência à compressão x penetração de cloreto ....... 92
xxiii
FIGURA 5.27 - Correlação entre o equivalente alcalino em sódio e a
penetração de ions cloreto, aos 91 dias ........................ 94
FIGURA 5.28 - Correlação entre condutividade elétrica e penetração de
ions cloreto, aos 91 dias ................................................ 94
xxiv
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
a/ag – Relação água/aglomerante (cimento + escória), em massa
a/c – Relação água/cimento, em massa
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
Al2O3 – Óxido de Alumínio ARI – Cimento Portland de alta resistência inicial
C2S – Silicato bicálcico
C3A – Aluminato tricálcico
C3S – Silicato tricálcico
C4AF - Ferroaluminato tetracálcico
Ca+2 – íons cálcio CaCO3 – Carbonato de cálcio
CAO – Óxido de cálcio
CaSO4 – Sulfato de cálcio
CH – Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2)
Cl- – Ion cloreto
Cl-/OH- – Relação iônica entre cloreto e hidroxila
CO2 – Anidrido carbônico ou dióxido de carbono
CPAF – Cimento Portland de alto forno
CP – Cimento Portland
C-S-H – Silicatos de cálcio hidratados
fc – Resistência à compressão, em MPa
Fe2O3 – Óxido de Ferro
xxv
Fe++ – íons ferro
K+ – íons potássio
K2O – Óxido de potássio
KOH – Hidróxido de potássio
MgO – Óxido de magnésio
H – Molécula de água (H2O)
Na+ – íons sódio
Na2O – Óxido de sódio
NaOH – Hidróxido de sódio
OH+ – íon oxidrila ou hidroxila
pH – Potencial de hidrogênio ou hidrogeniônico
r – Coeficiente de correlação
s – Segundos
Si+4 – íons silício
SiO – Óxido de silício
SiO2 – Dióxido de silício
SO2 – Dióxido de enxofre
UR – Umidade relativa do ar, em %
REF – Traço de referência
35E300 – Concreto com teor de 35% de escória, finura 300 m2/kg e a/c
0,35; 0,50 e 0,65.
70E300 – Concreto com teor de 70% de escória, finura 300 m2/kg e a/c
0,35; 0,50 e 0,65.
35E500 – Concreto com teor de 35% de escória, finura 500 m2/kg e a/c
0,35; 0,50 e 0,65.
70E500 – Concreto com teor de 70% de escória, finura 500 m2/kg e a/c
0,35; 0,50 e 0,65.
35E700 – Concreto com teor de 35% de escória, finura 700 m2/kg e a/c
0,35; 0,50 e 0,65.
70E700 – Concreto com teor de 70% de escória, finura 700 m2/kg e a/c
0,35; 0,50 e 0,65.
xxvi
CAPITULO I – INTRODUÇÃO
A durabilidade, segundo o ACI 2001, é a propriedade que o concreto
apresenta para resistir às ações das intempéries, de ataques químicos, de
abrasão e de outros processos de deterioração. Isso exige que o material
apresente resistência a essas ações durante toda a sua vida útil, para que se
mantenha funcionalmente válido.
A principal causa individual de deterioração das estruturas é a corrosão
das armaduras MEHTA(1992), que afeta um grande número de obras civis,
com grande impacto social e sobretudo econômico.
A corrosão das armaduras pode ocorrer devido à ação do CO2 ou à
penetração de ions cloreto. A carbonatação diminui o pH da água dos poros,
resultando numa despassivação da armadura. Os ions cloreto destroem a
camada protetora de passivação na superfície do aço e, na presença de água e
oxigênio, ocorre a corrosão.
Alguns autores estimam que os custos de corrosão atingem de 2 a 5% do
P.N.B. de cada país , sendo que, desse total, 15% a 25% poderiam ser
evitados, se métodos preventivos fossem adotados. Creditam, em parte, a
evolução crescente da deterioração das estruturas ao aprimoramento dos
métodos de cálculo estrutural, que possibilitaram a concepção de estruturas
cada vez mais esbeltas, com menores cobrimentos e, portanto, com redução
da capacidade protetora do concreto.
A falta de durabilidade de uma estrutura pode, portanto, ser decorrente de
má concepção do projeto ou mesmo de falhas de execução. Entretanto, não
podemos esquecer que a composição do material tem um importante papel nas
causas de degradação das construções.
A durabilidade de uma estrutura de concreto exposto a meio agressivo
está na dependência da sua impermeabilidade. A falta desta pode ser devida à
xxvii
deficiência de dosagem e cobertura ou mesmo a microfissuras causadas por
efeitos internos e externos.
Com relação à composição, sabe-se que, ao se substituir parte do cimento
por adições minerais, a estrutura da pasta formada difere bastante daquela
obtida só com o cimento, nas mesmas condições de cura. Há uma alteração
significativa na estrutura dos poros, função do tipo e características da adição,
com reflexos na permeabilidade. Isso tem sido constatado por vários
pesquisadores, que consideram esse fato como responsável, entre outros, pela
menor permeabilidade a cloreto apresentada pelo concreto.
A maioria das adições minerais são provenientes de subprodutos
industriais considerados resíduos, e a sua utilização no concreto resulta em
benefícios técnicos, econômicos e ambientais.
Do ponto de vista técnico, o comportamento das adições está
fundamentado principalmente na sua finura, composição mineralógica e história
térmica. Essas, alteram a cinética de hidratação do cimento, e são
responsáveis por modificações substanciais na composição e microestrutura da
pasta com conseqüente refinamento dos poros, conferindo ao concreto a
capacidade de resistir e controlar a velocidade de deterioração provocada por
agentes agressivos.
No caso da escória granulada de alto forno, a sua utilização no cimento
remonta ao final do século XIX, em experiências pioneiras de Emil Langes, na
Alemanha. A sua utilização como material aglomerante dispensa a calcinação
da matéria prima, o que permite a redução do consumo de energia e,
consequentemente, de custo de produção dos cimentos.
A escória é um resíduo da fabricação do ferro gusa e é obtida em
quantidades consideráveis, sendo composta pelos mesmos óxidos que
compõem o cimento, porém em proporções diferentes.
A sua incorporação ao clínquer Portland, para obtenção do cimento
Portland de alto forno, resulta em pastas com maior resistência ao ataque
químico e à ação do gelo, ao baixo calor de hidratação, à diminuição da
permeabilidade, devido a uma melhor distribuição do tamanho dos poros,
xxviii
resultando em um decréscimo da taxa de difusão de ions agressivos. Além
disso, tem a propriedade de se combinar e formar cloroaluminato de cálcio,
diminuindo a quantidade de cloreto livre passível de migrar até as armaduras.
Esse comportamento é dependente, entre outros, da sua composição química
e mineralógica, do grau de vitrificação e finura.
Esta pesquisa teve por objetivo investigar o efeito da finura e teor de
substituição de escória de alto forno na resistência à compressão e
permeabilidade a cloreto.
Esse objetivo principal foi desdobrado em questões mais específicas, tais
como:
• Como evoluem as resistências desses concretos com o aumento da
finura e do teor de substituição de escória em comparação ao concreto de
referência, sem escória?
• Qual a influência do aumento da finura e do teor de substituição de
escória na permeabilidade a cloreto?
• Qual o comportamento dessas propriedades em relação ao consumo de
cimento?
• Analisando-se as diferentes misturas em igualdade de relação
água/aglomerante e para um mesmo nível de resistência , como se comportam
em relação à penetração unitária?
• Como fica a alcalinidade dos concretos quando se substitui parcialmente
o cimento pela escória?
• Quais as modificações que ocorrem na condutividade elétrica da solução
dos poros, de pastas moldadas com diferentes finura e teores de escória?
Ao responder às questões propostas, aumenta-se o conhecimento sobre
os materiais utilizados, prevendo-se como será o comportamento dos
concretos produzidos, frente a cloretos e a alterações que ocorrem na solução
aquosa dos poros.
A dissertação está estruturada em seis capítulos, apresentados da
seguinte forma:
Capítulo I, contêm a introdução, a justificativa e os objetivos da pesquisa.
xxix
Capítulos II , enfoca o fenômeno da penetração de cloreto nos concretos,
como acontece o seu mecanismo de deterioração e os fatores que o
influenciam.
Capítulo III, descreve a utilização da escória de alto forno nos concretos,
bem como apresenta algumas citações bibliográficas referentes ao assunto.
Capítulo IV, apresenta a descrição do experimento, através da
metodologia adotada, materiais empregados, variáveis envolvidas e ensaios
executados.
Capítulo V, envolve a análise dos resultados dos ensaios realizados para
implementar os objetivos propostos, bem como uma discussão com outros
estudos relacionados com a penetração de cloreto.
Capítulo VI, apresenta a conclusão da dissertação, sendo respondidos os
questionamentos elaborados para a pesquisa e apresentadas as misturas que
apresentaram os melhores desempenhos.
Finalmente, foi apresentada a revisão bibliográfica, sendo esta obtida
através de consultas relacionadas aos assuntos abordados no
desenvolvimento da dissertação.
xxx
CAPÍTULO II - CORROSÃO DE ARMADURAS POR CLORETOS
2.1 Introdução
A deterioração prematura de estruturas de concreto, após alguns anos de
serviço, na maioria das vezes deve-se à corrosão das armaduras. O concreto
produz uma película passivante de alta alcalinidade para dispor proteção
natural ao aço. Essa capa protetora ao redor do aço pode ser destruída, devido
à presença de ions cloretos, provenientes de fontes externas ou incorporados à
mistura de concreto. Como a concentração de ions cloreto, adjacentes ao aço,
aumenta com o tempo, a capa protetora é despassivada e a corrosão do aço é
iniciada. A transformação do aço metálico em ferrugem é acompanhada por um
aumento no volume, o qual, dependendo do estado de oxidação, pode ser de
até 600% do metal original (MEHTA E MONTEIRO, 1994).
Sabe-se que para a corrosão iniciar, deve haver a presença simultânea de
oxigênio e água disponível e ions cloreto têm que entrar em contato com a
camada protetora do aço. Consequentemente, a taxa de difusão de cloreto e
oxigênio, através do cobrimento de concreto nas barras de aço, e a
profundidade da cobertura de concreto são dois parâmetros importantes.
Quando são aplicadas cargas de serviço a um elemento estrutural, são
induzidas tensões mecânicas nas barras de aço. Como as barras se alongam,
o concreto ao redor das barras sofre microfissuração. Essas microfissuras
podem prover canais no concreto para a penetração de ions cloreto. A taxa de
difusão é influenciada pelas características de penetrabilidade. O grau de
microfissuras do concreto também pode ser um parâmetro importante que
influencia a corrosão do aço.
A penetração de cloreto no concreto é um parâmetro que precisa ser
levado em consideração, especialmente no caso de construção de estruturas
suscetíveis à corrosão induzida por cloretos.
xxxi
Nas condições de exposição de uma estrutura, deve-se levar em conta o
micro e o macroclima atuantes sobre a obra ou suas partes críticas, quando se
deseja classificar agressividade do meio, sob o ponto de vista da durabilidade
da armadura e do próprio concreto, de forma a prover condições necessárias
para atingir a vida útil.
Segundo HELENE (1995), “Vida útil de uma estrutura entende-se o
período de tempo no qual a estrutura é capaz de desempenhar as funções para
as quais foi projetada”. O autor, ainda diz que a deterioração da estrutura por
corrosão das armaduras pode ocorrer em três situações distintas, com a
seguinte denominação:
1. Vida útil de projeto: período de tempo que vai até a
despassivação da armadura;
2. Vida útil de serviço ou de utilização: período de tempo que vai até
o momento em que aparecem manchas na superfície do concreto, ou ocorre
fissura no concreto de cobrimento, ou ainda quando há o destacamento do
concreto de cobrimento;
3. Vida útil última ou total: período de tempo que vai até a ruptura e
colapso parcial ou total da estrutura.
A redução da vida útil de uma estrutura, devido ao início do processo de
corrosão do aço, compreende duas fases: a fase inicial de corrosão e a fase de
propagação. A propagação da corrosão leva à fissuração do concreto. Tendo a
corrosão iniciado, a fissuração segue-se em um período bastante curto. Muito
pouco pode ser feito, uma vez que a corrosão tenha sido iniciada.
HELENE (1997) cita também que a grande quantidade de danos
causados pela corrosão das armaduras inseridas no concreto ocorrem,
principalmente, devido a: projetos e execução suscetíveis de erros, camada de
cobrimento inadequada e tempo de cura insuficiente.
A corrosão das estruturas de concreto pode ser reduzida com uma
camada de cobrimento de qualidade (impermeável e adequada espessura),
concreto de resistência mais elevada e procedimentos de cura mais perfeitos,
possibilitando assim proteção contra a corrosão devido à camada passivadora
xxxii
e à aderência formada entre pasta e aço. No entanto, os concretos utilizados
atualmente favorecem o transporte do oxigênio, dióxido de carbono, água e
ions cloreto para o seu interior, pois apresentam considerável porosidade e
fissuras, possibilitando assim o ataque de ions cloreto e/ou carbonatação do
concreto.
2.2 Mecanismos de corrosão devido à ação de cloretos
A penetração de cloretos no concreto pode ser devida a causas externas,
como maresia, água do mar ou o uso de sais descongelantes. A incorporação
de cloretos no concreto pode decorrer do uso de aditivos, entre eles os
aceleradores de pega, ou do fato de cloretos estarem presentes nos próprios
materiais (agregados contaminados).
A penetração de cloretos por fontes externas ocorre por difusão ou por
sucção capilar da água que contenha esses ions, e depende do estado em que
se encontram os cloretos no interior do concreto, os quais podem estar livres
ou combinados com os compostos ou produtos de hidratação do cimento. Os
cloretos livres são aqueles que estão disponíveis para a corrosão, embora os
combinados possam, por alguns processos, converter-se em livres.
Segundo HELENE (1993), nos concretos endurecidos, ou seja, estruturas
prontas, os cloretos do ambiente podem penetrar na estrutura através dos
mecanismos clássicos de penetração de água e transporte de ions. Os cloretos
potencialmente agressivos encontram-se na natureza na forma dissolvida em
água. Como cristal sólido, o cloreto não representa risco elevado para as
estruturas, pois não penetra na porosidade do concreto que tem dimensões
muito mais reduzidas que a dos cristais usuais. Como sólido, no entanto, pode
depositar-se por impactação na superfície do concreto e aí permanece até que
uma chuva o dissolva e o transporte para o interior da estrutura, através dos
xxxiii
seguintes mecanismos: absorção capilar, difusão, permeabilidade ou migração
de ions por ação de um campo elétrico, conforme apresentado na Figura 2.1.
permeabilidadpermeabilidade e
Interior
baixa -
centração
absorção capilar
Evaporação
Gradiente
de
pressão
H2Cl- co
CCl- c
H2O
Cl- com Cl-
Cl-
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concentração
de
Cl- Cl- Cl-
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a simultaneidade
xxxiv
de ações e mecanismos que se sobrepõem e que tornam complexo prever com
segurança o quanto e até onde penetrará o cloreto no concreto.
Considerando uma mesma estrutura, como os pilares de sustentação de
ponte em atmosfera marinha, em contato com o solo e lençol freático
contaminados por cloretos, a maior penetração ocorrerá nas regiões onde
vários mecanismos de penetração possam atuar simultaneamente. KLARIC &
GALUPPO (1985) comprovaram em experimentos esse fato, através da análise
da penetração de cloreto em pilares de três diferentes pontes, encontrando
teores variando na relação aproximada de 1:3:10, segundo a região esteja ao
ar (submetido a difusão): no solo (submetido a difusão + absorção capilar): no
solo em contato com água do lençol freático (submetido a difusão + absorção
capilar + permeabilidade).
O ínicio da corrosão induzida por cloretos depende da presença da água
como meio de transporte do oxigênio até o aço. Portanto, quando a taxa de
umidade no concreto for de 0% (concreto seco), o processo eletrolítico não
ocorre, no entanto quando for de 100% (concreto saturado), o oxigênio é
impedido de penetrar. A umidade relativa ótima para corrosão é entre 70% e
80%.
Sabe-se que o processo de corrosão do aço no concreto é eletroquímico,
tal qual a maioria das reações corrosivas em presença de água ou ambientes
úmidos (U.R. > 60%) (HELENE, 1986).
Segundo NEVILLE (1997), quando há uma diferença de potencial elétrico
entre dois pontos do aço no concreto, forma-se uma célula eletroquímica: surge
uma região anódica e uma região catódica, ligadas pelo eletrólito na forma de
água dos poros da pasta endurecida. Os ions Fe++, com carga elétrica positiva
no ânodo passam para a solução, enquanto os elétrons livres e-, com carga
elétrica negativa, passam pelo aço para o cátodo, onde são absorvidos pelos
constituintes do eletrólito, combinando-se com a água e oxigênio formando ions
de hidroxíla, OH-. Estes ions se deslocam pelo eletrólito combinando-se com os
ions ferrosos e formando hidróxido férrico (ferrugem).
xxxv
As reações são as seguintes:
Fe → Fe++ + 2e- Fe++ + 2(OH-) → Fe(OH)2 (hidróxido ferroso) 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 (hidróxido férrico)
O concreto, quando estiver com uma parte imersa em água do mar, ou
estiver exposto a ciclos alternados de molhagem e secagem, pode apresentar
diferença de potencial eletroquímico, ocorrendo o mesmo, quando houver
diferença de concentração salina na água dos poros ou devido ao acesso não
uniforme de oxigênio.
Para que o processo de corrosão inicie, devido à presença de ions cloreto,
a camada de passivação deve ser transposta. Os ions cloreto ativam a
superfície do aço, formando o ânodo, sendo o cátodo a superfície passivada
(NEVILLE, 1997).
As reações que ocorrem devido à presença de cloretos, são as seguintes:
Fe++ + 2Cl- → FeCl2
FeCl2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl
Observa-se que o Cl- é regenerado, de modo que o hidróxido ferroso
(ferrugem) não contém cloreto, pois não é consumido no processo,
permanecendo no concreto e consumindo o aço, ajudando a destruir a camada
passivadora de óxido no aço e permitindo que o processo de corrosão progrida
rapidamente.
2.3 Penetração de cloreto e as variáveis que a influenciam
xxxvi
A penetração de cloreto é um dos principais fenômenos de deterioração
das estruturas de concreto, juntamente com a carbonatação. Esses fenômenos
não prejudicam o concreto em si, mas determinam a corrosão da armadura que
está contida no mesmo.
Ocorrem fenômenos que atacam unicamente o concreto, como são os
casos dos sulfatos e da reação álcali-agregado causando expansão, assim
como os que atacam exclusivamente a armadura, despassivando-a, caso em
que estão o cloreto e a carbonatação.
A maior ou menor intensidade do processo de corrosão por íon cloreto é
influenciada por inúmeras variáveis físico-químicas que se inter-relacionam
tornando esse fenômeno muito complexo.
Para uma melhor interpretação do fenômeno na microestrutura do
concreto, têm sido desenvolvidas várias pesquisas, procurando-se novas
adições e misturas que aumentem a durabilidade e, em conseqüência, a vida
útil das estruturas.
Algumas das variáveis mais importantes que influenciam na penetração e
difusão de ions cloreto no concreto, são relacionadas a seguir:
♦ a relação a/c ou a/ag;
♦ a porosidade;
♦ a permeabilidade;
♦ a resistência à compressão axial;
♦ a finura, a natureza e a dosagem de cimento ou adições minerais;
♦ a duração e as condições de cura.
O fenômeno da penetração de cloreto é significativamente influenciado
pela relação a/ag. Pesquisas comprovam que, reduzindo-se essa relação,
ocorre redução da penetração de cloreto. Está comprovado também que, o
decréscimo do fator a/c ou a/ag implica diminuição da permeabilidade e
porosidade dos concretos.
A relação água/cimento, a idade e a cura, determinam o grau de
hidratação que, por sua vez, implementa a microestrutura das pastas,
argamassas e concretos. Assim, a quantidade, a forma e a distribuição dos
xxxvii
poros capilares, que em última instância representam o caminho de transporte
de agentes agressivos, são dependentes da microestrutura da pasta, que por
sua vez, são funções da dosagem e condições de cura (HELENE, 1993).
As primeiras iniciativas para melhorar a qualidade dos concretos
tradicionais reduziram as relações água/cimento. Para tanto, aumentava-se o
consumo de cimento ou diminuía-se o conteúdo de água. Isso gerava uma
perda brusca na trabalhabilidade e, como altos consumos de cimento são
economicamente desaconselháveis, foram propostos novos métodos de
dosagens e incorporação de adições aos concretos. Desencadearam-se, a
partir de então, inúmeras pesquisas, tentando criar diferentes maneiras de
produzir concretos com melhorias tecnológicas, com adições minerais e
aditivos químicos (ALVES, 2000).
Segundo ALMEIDA (1992), a redução da relação a/ag pode ser
conseguida mediante o uso de aditivos químicos, como os redutores de água
do tipo plastificante e superplastificante, proporcionando assim uma redução
maior da porosidade total e do diâmetro dos poros. Isto aumenta a durabilidade
do concreto. As resistências mecânicas do concreto são elevadas diretamente
com a redução da relação a/ag.
Com a introdução das aditivos, nos últimos anos tornou-se possível a
redução de água nos concretos. Com isso, reduziu-se drasticamente o
conteúdo de umidade no concreto exigido para adquirir uma mistura
trabalhável.
Em misturas totalmente compactadas, as propriedades do concreto
endurecido, principalmente a resistência e a durabilidade, aumentam com o
grau de hidratação e com a redução da relação água/cimento, que é a chave
para o controle da porosidade da pasta de cimento hidratada e da zona de
transição (SERRA,1997).
Inicialmente, quando surgiram os cimentos de alta resistência, passaram a
utilizar grandes quantidades de água, com isso os concretos tornaram-se mais
xxxviii
fáceis de ser trabalhados. Inúmeras estruturas que estavam sujeitas a
exposições ambientais adversas tiveram problemas de durabilidade, devido às
altas relações a/ag. Na atualidade as pesquisas demonstram que altos
desempenhos alcançados na produção dos concretos, visando a melhorar as
microestruturas, tornando-as menos porosas e consequentemente mais
duráveis, são conseguidos mediante a utilização de uma baixa relação a/ag.
A porosidade é outro fator que controla o desempenho de um concreto,
principalmente a quantidade, o tamanho dos poros e como estão distribuídos.
Define também a maior ou menor facilidade de transporte de líquidos ou gases
e ions cloreto através do concreto. Quando ocorre a hidratação do cimento
portland dos concretos criam-se duas regiões, dentro da pasta de cimento, bem
distintas: a matriz propriamente dita e a zona de transição, região de maior
porosidade e que possui menor resistência. A zona de transição configura a
interface matriz e agregado graúdo. Nela, a relação a/c é sempre mais alta,
devido a uma maior concentração de água aderida ao agregado. A durabilidade
dos concretos será menor, quanto maior for a relação água/aglomerante. O
maior problema dos concretos tradicionais quanto ao prejuízo em desempenho
é a maior interconexão dos poros capilares, o que cria vias que permitem o
ingresso dos agentes agressivos, como os ions cloreto.
SERSALE (1992) cita, no seu relatório sobre cimento com adições, os
fatores que induzem a uma maior durabilidade das pastas de cimento portland
com adições minerais: densificação da zona de transição pelos produtos de
hidratação; fixação do hidróxido de cálcio; diminuição do teor de C3A devido à
substituição de parte do cimento pela adição; condições desfavoráveis para a
formação de etringita; diminuição da permeabilidade devido a uma melhor
distribuição do tamanho dos poros, resultando em um decréscimo da taxa de
difusão de ions agressivos; efeito filler causado pela presença física da adição.
Segundo MEHTA (1986), não é a porosidade total, mas sim a distribuição
do tamanho dos poros que controla efetivamente a resistência, a
permeabilidade e as variações de volume em uma pasta de cimento
endurecida. Os poros pequenos influenciam mais a retração por secagem e a
xxxix
fluência. Os poros grandes influenciam principalmente a resistência à
compressão e a permeabilidade. A diminuição da porosidade da pasta de
cimento é um fator determinante para melhorar a durabilidade do concreto. É a
água que percola através dos poros, carregando ions agressivos, que controla
os processos físicos, químicos ou físico-químicos da degradação do concreto.
Porém, é a sua permeabilidade que controla os movimentos da água em seu
interior, bem como o tipo e a taxa de concentração de ions, além da
composição química do cimento e dos agregados.
Segundo HELENE (1993), “mantidas a relação a/ag, o consumo de
cimento, a concentração externa de cloretos e a massa específica do concreto,
o teor de cloreto no concreto reduzirá à medida que sejam utilizadas adições
ao cimento que reduzam a porosidade e a absorção de água pelo concreto”.
Concretos com aglomerantes compostos por adições minerais,
apresentam uma considerável redução na porosidade das pastas;
proporcionam um refinamento dos grãos de CH; tamponam os poros capilares
e distribuem mais homogeneamente os produtos da hidratação do cimento
portland em relação a um concreto tradicional, ou seja, sem adição (MEHTA,
1994).
BRETANHA et al. (1999) concluíram que o uso de adições melhora a
resistência química dos concretos, devido às reações com o hidróxido de cálcio
para formar C-S-H adicional, os quais preenchem os poros capilares da pasta
de cimento, tornando o concreto menos permeável ao ingresso de ions
agressivos.
A utilização das adições minerais associadas aos aditivos químicos e a
menores relações a/ag, trazem melhoras significativas para quase todas as
propriedades de durabilidade dos concretos. Entre alguns desses benefícios,
está a minimização da interconexão dos poros capilares dos concretos, fator
relacionado às reações físicas de tamponamento dos poros e das reações
químicas, o que contribui diretamente para a redução da permeabilidade.
As variadas composições de adições minerais, ao reagir, são diferentes
dos concretos tradicionais, modificando a microestrutura, tanto química quanto
xl
fisicamente. A estrutura das pastas e, consequentemente, da porosidade
dependem do tipo e da percentagem de utilização das adições minerais que
geralmente proporcionam ganhos de durabilidade.
TORII & KAWAMURA (1992) avaliaram a estrutura dos poros e a
penetração de cloreto da camada superficial e das porções interiores do
concreto, com e sem adições minerais, quando submetidos a várias condições
de exposição por um longo período. Os autores observaram, nos concretos
compostos com adições minerais, baixo grau de hidratação e presença de
quantidades significativas de poros grandes, quando mantidos ao ar por longo
período de tempo. Contudo, a 5 cm de profundidade, não verificaram
alterações significativas no grau de hidratação e estrutura de poros.
Independentemente das condições de cura, a camada superficial e mesmo a
parte interna dos concretos compostos com adições minerais apresentaram
menor penetração de cloreto do que o concreto de referência.
GASTALDINI et al. (1996) investigaram a influência das adições minerais
na porosidade das pastas de cimento Portland. Analisaram várias misturas de
cimento Portland (ARI) com cinza volante, cinza de casca de arroz, escória
granulada de alto forno e sílica ativa, em misturas binárias e ternárias. Foram
determinados a porosidade total e o diâmetro médio dos poros em amostras de
pasta com relação a/c de 0,48 e curados por 1 e 4 semanas.
Os resultados dessa pesquisa demonstraram que houve modificação na
microestrutura das pastas, com diminuição do volume de poros capilares e uma
redução na porosidade total, contribuindo para uma menor permeabilidade,
uma vez que se reduzem os movimentos da água, ions e gases agressivos
para o interior do concreto.
Investigação importante para o estudo da penetração de cloreto foi
realizada por PAGE et al. (1981) em diferentes pastas de cimento hidratadas.
Esses autores salientam como fatores que interferem na velocidade desse
fenômeno a dosagem do cimento ou de adições.
ARYA et al. (1995) constataram que a natureza do aglomerante influencia
na capacidade de retenção de cloretos e na taxa de corrosão do aço em
xli
amostras contendo 1% e 3% de Cl-. Observou que a retenção de cloretos
ocorre na seguinte ordem: CP III > CP IV > CP > CP + sílica ativa, e que a
quantidade de cloreto livre aumenta com o aumento do teor de cloreto.
Contudo, ocorreu maior corrosão do aço nas amostras constituídas por CP IV >
CP + sílica ativa > CP III > CP I para 1% de Cl- e CP IV > CP I > CP III > CP +
sílica ativa para 3% de Cl-. Justificaram a maior taxa de corrosão do aço para o
CP IV e CP III, em relação ao CP I, para o teor de Cl- de 1%, devido à redução
na concentração de OH, decorrente das reações químicas. A menor taxa de
corrosão do aço das amostras compostas por CP + sílica ativa, em relação aos
demais aglomerantes, quando o teor de Cl- foi de 3%, deve-se a mudanças na
estrutura física da pasta que exerce maior influência do que as alterações na
composição da solução dos poros.
Com relação à natureza e à finura do aglomerante, FUKUDOME (1992)
constatou que o coeficiente de difusão de ions cloreto pode ser reduzido,
usando-se cimento Portland com escória de alto forno, devido a alterações que
ele promove na estrutura de poros. Verificou inter-relação entre o volume de
poros com raio maiores do que 10 nm e o coeficiente de difusão de cloretos e
que a finura da escória teve pouca influência quanto a esse fenômeno.
A permeabilidade do concreto é mais uma das variáveis que influenciam
na penetração de cloreto, pois a maior ou menor difusão de ions dentro dos
poros capilares implica aumento ou diminuição na penetração total de cloretos.
Existem fatores inerentes ao próprio material, como as características
físicas e químicas do aglomerante e dos agregados, a relação a/c ou a/ag, a
quantidade de cimento no traço, fatores esses que controlam a permeabilidade.
A diminuição da permeabilidade dos concretos com adições, comparados aos
concretos tradicionais, deve-se às ações físicas e químicas que ocorrem na
hidratação dos constituintes dos aglomerantes. A permeabilidade é influenciada
também com fatores ambientais, tais como umidade relativa e temperatura no
local de exposição e ações de congelamento do concreto. Ainda pode estar
condicionada a fatores tecnológicos, como a própria execução do concreto:
transporte, lançamento e cura.
xlii
São dois os objetivos principais de uma cura: impedir a perda precoce de
umidade e controlar a temperatura do concreto durante um período suficiente
para que ele alcance o nível de resistência almejado. A realização de uma cura
adequada traz efeitos significativamente favoráveis às propriedades dos
concretos. A cura dos concretos, portanto, define praticamente o
comportamento das propriedades desse material ao longo de sua vida útil, em
especial quanto à penetração de cloreto. Uma cura prolongada nos períodos
iniciais possibilita melhor hidratação do cimento, diminuição da porosidade e,
consequentemente, aumento das resistências finais.
Um estudo como o de OHAMA et al. (1994) salienta a influência da cura
na penetração de cloreto em concretos com amostras de diferentes adições.
Os resultados demonstraram que a migração de ions cloreto é afetada pelas
condições ambientais, como temperatura ambiente e umidade. Os ions cloreto
em ambas as amostras apenas migraram em condições secas, mas ocorria
diferença considerável em condições úmidas. Os ions cloreto se concentraram
inalterados a uma distância, de cerca de 10 mm da superfície da amostra.
Pelo experimento relatado acima, observa-se que o concreto sofre
influência do tipo de ambiente ao qual é exposto. Quando se encontra sujeito
às intempéries, ou seja, com a superfície muito seca pela estiagem ou próxima
à saturação devido à ocorrência de chuvas prolongadas, a penetração de
cloreto progride com velocidade moderada através da superfície do concreto.
Também com relação às condições de exposição, o estudo de
OZYILDIRIM (1994), utilizando adições minerais, com relações a/c de 0,40 e
0,45, relata que, em concretos expostos em condições de climas amenos e
chuvas moderadas, ocorre uma grande redução da permeabilidade. Quanto ao
período de cura, verificou que, aumentando este de 28 dias para 1 ano, a
penetração de cloreto reduz-se a aproximadamente metade dos valores, em
Coulombs.
SASATANI et al. (1995) estudaram as propriedades de concretos com
diferentes tipos de adições minerais, submetidos às mesmas condições de cura
durante 28 dias, sendo posteriormente curados por cinco anos em condições
xliii
diferentes. Quando a cura ocorreu em condições de exposição ao ar, em
laboratório, ela teve influência considerável na redução da resistência. Além
disso, todas as adições minerais usadas foram igualmente eficientes,
impedindo a penetração de ions cloreto em concretos em ambiente marinho.
COSTA et al. (1992) realizaram estudos sobre a permeabilidade e difusão
de gases em concreto. Os resultados mostraram que os coeficientes de fluxo
de gás são altamente dependentes da relação a/c, conteúdo de cimento, tempo
de cura e também das resistências desenvolvidas pelos concretos. Nessa
pesquisa utilizaram-se concretos com cinza volante, concretos com escória de
alto forno e concretos com cimento Portland. Os tipos de cimentos testados,
relatam os autores, não tiveram influência direta na permeabilidade dos
concretos, mas tiveram influência indireta e dependente da resistência à
compressão. A redução na permeabilidade dos concretos torna-se mais
significativa quando há uma diminuição na relação a/c, um conteúdo de
cimento adequado e uma idade de cura prolongada, concluem os
pesquisadores.
Prescrever resistência ou a/c para os concretos não é o suficiente para
obter os desempenhos de durabilidade almejados, pois a cura realizada de
forma inadequada pode resultar numa redução significativa das propriedades
mecânicas do concreto.
Observa-se que aumentar o período de cura úmida torna-se
imprescindível para as estruturas de concreto, contribuindo para incrementar o
desempenho das propriedades desse material. Serve também para diminuir ou
impedir o aparecimento da deterioração, reduzindo os custos de recuperação
xliv
CAPÍTULO III - CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO COM ESCÓRIA FRENTE A CLORETOS
3.1 INTRODUÇÃO
Quando os cimentos com adição de escória granulada de alto forno foram
introduzidos, houve muita controvérsia e desconfiança a seu respeito. A
literatura de 100 anos atrás contém vários artigos condenando-os. A
desconfiança não foi sem fundamento, pois alguns fabricantes misturavam o
cimento com escória de baixa qualidade e com escórias granuladas, e essas
alterações foram tidas como sem valor. Somente com o passar do tempo,
desenvolveu-se a noção de que os materiais a serem incorporados deveriam
ser vítreos. Após essas constatações, as propriedades cimentícias da escória
granulada de alto forno passaram a ser mais aceitas. Existia também o medo
de que o sulfato presente nas escórias granuladas oxidaria, causando
expansão do concreto e corrosão do aço. Foi somente depois de muitos anos e
dos resultados de muitos testes que essas desconfianças começaram a
perder terreno.
A adição de escória granulada ao cimento Portland foi introduzida na
Alemanha em 1892. Seu desenvolvimento industrial foi um pouco mais tardio.
Em 1901, contudo, a indústria se desenvolveu o suficiente para que o cimento
Eisenportland se tornasse um nome aceito, e para que a Associação
Germânica dos Produtores de Cimento Eisenportland fosse formada. O
cimento Hochofen foi feito pela primeira vez em 1907. Em 1930, a produção de
cimento Portland atingiu 550 mil t por ano e a de cimento Hochofen, 460 mil t.
Em 1961, esses valores haviam subido para 4,2 e 3,2 milhões de toneladas,
respectivamente, junto com 8 mil t de cimento supersulfatado. Em 1984, a
produção de escória foi de 15 milhões de toneladas, com utilização de 2,8
milhões de toneladas.
xlv
A história do CPAF em outros países seguiu o mesmo curso que na
Alemanha. O incremento na sua produção deveu-se primariamente a fatores
econômicos e à disponibilidade de escórias adequadas em proximidade
suficiente a fontes de cimento Portland. No Reino Unido, a indústria de cimento
com adições de escória é pequena, mas é muito desenvolvida na Bélgica,
França e em vários outros países europeus, incluindo a antiga URSS. Existe
uma produção significativa nos EUA e no Japão.
Por vários anos após a introdução do cimento com adição de escória
granulada de alto forno, seu uso ficou restrito a estruturas marítimas,
fundações e outras estruturas nas quais o concreto não ficava em contato
direto com o ar. Considerava-se satisfatório o desenvolvimento da resistência
do cimento com escória granulada de alto forno sem contato com o ar, mas não
se sabia se o desenvolvimento de sua resistência seria satisfatório em
ambientes aéreos. Em 1916, contudo, um decreto oficial na Alemanha colocou
o cimento de escória granulada de alto forno em igualdade com o cimento
Portland. A esse decreto seguiu-se uma série de estudos que provou que o
cimento com escória granulada de alto forno desenvolvia resistência
semelhante à do cimento Portland comum. Foi estabelecido pelo Comitê
Alemão do Concreto, que o concreto feito com cimento de escória granulada de
alto forno não diferia significativamente do concreto feito de cimento Portland.
Testes realizados no Berlin Material-prufungsamt provaram que a proteção
contra a corrosão do aço proporcionada pelo cimento de escória granulada de
alto forno assemelhava-se àquela do cimento Portland comum, e que não
deveria haver objeção para o seu uso. Essa conclusão foi confirmada por
várias investigações subseqüentes. Muito da oposição anterior foi baseada na
suposição de que a presença de sulfatos na escória poderia causar
instabilidade, porém GUTT & HINKINS (1965) constataram não ocorrer
nenhum fenômeno de expansão ou instabilidade.
Cimentos com escória granulada de alto forno têm sido amplamente
utilizados em muitos países para vários tipos de construções. Eles
desenvolvem resistência comparável ao cimento Portland, mas exigem uma
xlvi
execução mais cuidadosa em temperaturas baixas, quando a taxa de
desenvolvimento de resistência é menor do que a do cimento Portland, a
menos que a relação água/cimento seja baixa. Assim como no cimento
Portland, o conteúdo de ar tem a maior influência na resistência ao
congelamento/descongelamento. Para misturas com menos que 65% de
escória, o comportamento de argamassas e concretos é bom. Além disso, a
difusão reduzida de ions cloreto, já mostrada por SMOLCZYK (1980), aumenta
a resistência do concreto. A expansão com agregados álcali-reativos é
consideravelmente menor que com cimento Portland de conteúdo alcalino
similar. Testes efetuados por OBBERHOLSTER & WESTRA (1981) mostraram
que a expansão devida às reações álcali-sílica diminui em relação ao conteúdo
de escória.
3.2 Escória granulada de alto forno
A escória, resíduo da fabricação do ferro gusa, é obtida em quantidades
consideráveis, e composta pelos mesmos óxidos que compõem o cimento,
porém em proporções diferentes. Apresenta boa reatividade nos períodos
iniciais, produzindo resistência aos 7 dias de hidratação. Assemelha-se
morfologicamente aos cimentos Portland, em geometria de partícula (angular e
subangular). Mineralogicamente, quase 70% da escória é vidro, o restante é
composto de minerais como merrwinita (C3MS2), hermatite (C2MS2), e quartzo
(SiO2), ao invés de C3S, C2S, e outros, como no cimento Portland.
O resfriamento lento da escória de alto forno em grandes moldes de ferro
viabiliza um produto que pode ser moído e granulado para se obter partículas
densas e resistentes para uso como agregado. As propriedades do agregado
variam com a composição e velocidade de resfriamento da escória; escórias
ácidas geralmente produzem um agregado mais denso, e escórias básicas
xlvii
tendem a produzir uma estrutura vesicular ou celular com massa específica
aparente menor (2000 a 2800 kg/m3). Em geral, a massa unitária das escórias
resfriadas de forma lenta varia, tipicamente, entre 1120 e 1360 kg/m3, e se
situa entre a do agregado normal e a do agregado leve estrutural. Os
agregados são largamente usados para a fabricação de produtos pré-moldados
de concreto, tais como blocos de alvenaria, moirões de cercas e canais
(MEHTA & MONTEIRO, 1994).
O resfriamento rápido dá origem a um material vítreo cuja reatividade é
função entre outras, da sua composição química e mineralógica, tamanho de
partícula e história térmica.
Todos os autores são unânimes ao afirmar que o estado não cristalino da
escória é uma condição estritamente necessária para a atividade hidráulica.
Essa atividade é dependente da sua estrutura, a qual por sua vez é
dependente da sua composição química, tendo em conta inclusive os
elementos secundários RUNZHANG et al. (1983 e 1988). Escórias com a
mesma composição química podem apresentar diferentes atividades
hidráulicas, conforme o processo de resfriamento utilizado GOTO et al. (1985).
Da mesma forma, para um mesmo processo de resfriamento, conforme a
composição química da escória, obter-se-ão diferentes atividades hidráulicas. A
influência da composição química da escória nas propriedades é mais
facilmente reconhecida que a influência da estrutura vítrea TERRIER (1983).
A fase vítrea consiste em monômeros e dímeros compostos
principalmente Si2O78 e SiAl77. Quanto maior o conteúdo da fase vítrea, maior o
conteúdo de monômeros e dímeros, UCHIKAWA (1986).
Alguns autores afirmam que a vitrificação total não é condição única para
a obtenção de máxima reatividade, DOUGLAS & ZERBINO (1986). A presença
de 3% a 5% de cristais nas escórias que desvitrificam no grupo das merwinitas
durante a têmpera industrial, melhora o seu desempenho FREASON & UREN
(1986). Isso ocorre porque a cristalização da merwinita enriquece o vidro em
alumina e elementos menores. DAUGHERTY (1983) concluiu que, para
xlviii
obtenção de maior hidraulicidade, é desejável, além de alto grau de vitrificação,
uma alta relação de CaO + MgO/SiO2 + Al2O3.
As escórias de alto forno, quando finamente moídas e misturadas com
água, são capazes de reagir e endurecer por si mesmas e, melhor ainda, sob a
ação de um ativador. Segundo alguns autores, o mecanismo de hidratação da
escória envolve a dissolução dos constituintes anidros até um nível de
saturação da água de amassamento, seguida da precipitação dos compostos
hidratados. Diferentemente do que ocorre com o cimento, em que o mecanismo
de ação da água sobre o clínquer é hidrolítico, no caso das escórias ele é
hidroxílico, ou seja, depende da disponibilidade de hidroxilas na água de
amassamento. Em relação ao cimento, a escória apresenta atividade hidráulica
latente ou potencial muito atenuada, e se manifesta com lentidão, precisando
de ativadores para se mostrar de forma ostensiva e com resultados práticos.
O ativador tem a função de acelerar a solvatação da escória, favorecendo
a formação de hidratos e de uma estrutura em rede de hidratos.
3.3 Utilização da escória granulada de alto forno nos concretos
A incorporação da escória ao clínquer Portland, para a obtenção do
cimento Portland de alto forno, resulta em pastas com maior resistência ao
ataque químico e à ação do gelo, baixo calor de hidratação, menor
permeabilidade, menor difusão de ions cloreto, sulfato e álcalis e inibição da
reação álcali-agregado. Soma-se a isso a economia de energia para produção,
e também a possibilidade de aproveitamento de um rejeito industrial poluidor.
Alguns estudos sobre a influência da escória de alto forno nos concretos
encontram-se relatados neste item, procurando estabelecer relações existentes
entre as propriedades, tanto para o concreto fresco (como a coesão,
trabalhabilidade e exsudação), quanto para o concreto endurecido (como o
xlix
desenvolvimento das resistências mecânicas, a permeabilidade e a estrutura
de poros).
O efeito da adição de escória de alto forno na microestrutura dos
concretos se faz presente através da densificação da pasta, reforçando a zona
de interface pasta-agregado, principalmente devido ao aumento do teor de
finos, bem como pelas reações químicas entre a escória e o CH liberado na
hidratação do cimento.
GASTALDINI et al (1996), em misturas binárias contendo escória de alto
forno, nas finuras Blaine de 400 m2/kg e 700 m2/kg, verificaram que o aumento
no teor de substituição, de 50% para 70%, acarretou uma redução significativa
no diâmetro médio dos poros, sendo os valores obtidos inferiores àquele da
mistura de referência.
TOMISAWA & FUJII (1995) investigaram a influência do teor e finura da
escória em algumas propriedades do concreto. Observaram redução
significativa no calor de hidratação para teores de escória de 70% em relação à
massa de cimento, assim como aumento na resistência à compressão, com o
aumento da finura da escória e densificação da microestrutura em relação ao
concreto de referência.
NAKAMURA et al. (1992) investigaram a relação entre o desenvolvimento
de resistência e estrutura dos poros em misturas de concreto, contendo
escórias nas finuras Blaine de 453, 786 e 1160 m2/kg. Pelos resultados obtidos,
verificaram nas idades de 3 e 7 dias, que os concretos compostos com escória
na finura Blaine de 453 m2/kg apresentaram valores de resistência mais baixos
do que o concreto de referência, igualando-se a este aos 28 dias. Obtiveram
níveis de resistência, aos 3 e 7 dias, semelhantes àqueles do concreto de
referência para as misturas, contendo escória nas finuras Blaine de 1160m2/kg
e 786 m2/kg, respectivamente. O aumento na finura da escória resultou numa
maior densificação da pasta nas idades iniciais; entretanto, em idades
posteriores, a diferença não é significativa.
YURUGI et al. (1992) constataram a possibilidade de obtenção de
concretos com resistência, aos 91 dias, de 80 MPa e baixo calor de hidratação,
l
a partir de composição de aglomerante com altos teores de escória, 70%, com
finura Blaine de 600 m2/kg.
NAKAMOTO et al. (1994) estudaram o efeito da influência da temperatura
de cura no desenvolvimento da resistência em concretos contendo escória de
alto forno, e constataram ser mais significativa do que no concreto de
referência.
WAINWRIGHT & AIT-AIDER (1995) verificaram que os concretos
compostos com 70% de escória de alto forno apresentaram 28% menos
exsudação que o de referência, e que temperaturas iniciais superiores à
temperatura ambiente são benéficas para esses concretos, apresentando
menor permeabilidade aos 28 dias.
JIANYONG & PEI (1997) investigaram o efeito da escória de alto forno e
sílica ativa nas propriedades mecânicas do concreto e concluíram que,
misturando uma quantidade total de 25% desses materiais em relação à massa
de cimento, em combinação com superplastificante, melhorava-se a resistência
à compressão, à tração e às características de durabilidade do concreto. O
desenvolvimento da resistência à compressão e à tração não são iguais; a
resistência à compressão se desenvolve mais rapidamente que a resistência à
tração.
O relatório do ACI (1995) afirma que o uso de escória granulada de alto
forno aumenta a trabalhabilidade do concreto de cimento Portland, aumenta a
resistência ao ataque de sulfatos, reduz a permeabilidade, reduz a difusão de
ions cloreto no concreto e reduz a probabilidade de deterioração, devido à
reação álcali-agregado.
3.4 Penetração de cloreto, fixação e relação Cl-/ OH-
As propriedades de transporte no concreto são importantes e merecem
li
uma investigação cuidadosa, visto que influenciam significativamente na
durabilidade do concreto. Água, dióxido de carbono e ions cloreto são
considerados como sendo as substâncias degradantes primárias da integridade
das estruturas de concreto, devido ao resultado do seu transporte no concreto
e subsequente interação com hidratos do cimento e com o aço. A penetração
de água é de importância fundamental para concretos de estruturas hidráulicas.
As estruturas de concreto expostas à atmosfera devem ter uma penetração de
gases muito baixa, para prevenir a carbonatação que resulta da penetração do
dióxido de carbono no concreto. Para o caso de concretos sob a ação da
maresia, a penetração de cloreto pode ser usada para prever o desempenho
do concreto, sob tais condições corrosivas. O comportamento da difusão de
cloreto no concreto é afetado por vários fatores que estão, em parte,
relacionados com as características do concreto e com a composição da
solução salina externa.
Um baixo nível de cloretos no concreto pode conduzir a um rápido ataque
da corrosão, se cloretos adicionais estiverem disponíveis no ambiente. Isso
acontece freqüentemente em estruturas expostas à água do mar ou ambiente
marinho (MEHTA, 1994).
Uma quantidade de cloreto Cl- deve estar disponível para o início do
processo de corrosão, quantidade esta denominada teor crítico de cloretos.
De qualquer forma, não é a quantidade total de cloretos que irá deflagrar a
corrosão. Somente os cloretos livres é que estão disponíveis para a reação
agressiva com o aço, e o seu teor é dependente da quantidade de cloretos que
está incorporada aos produtos de hidratação e que está adsorvida à superfície
dos poros do gel.
Conforme foi mencionado anteriormente, os cloretos são os ions mais
nocivos e comuns na corrosão de armaduras, e são dependentes dos
mecanismos de transporte de líquidos e gases e da estrutura de poros para
penetrar e se difundir no concreto.
SUGIYAMA et al. (1996) fizeram medições do coeficiente de difusão de
cloreto em concreto saturado, através de um método de teste acelerado. Os
lii
resultados demonstraram que o coeficiente de difusão aumentou em 2,2 vezes
com o aumento da relação a/c de 0,4 para 0,6 em períodos de cura, no ar ou
na estufa.
DETWILER et al. (1994) investigaram a penetração de cloretos em
concretos compostos com 5% de sílica ativa ou 30% de escória de alto forno,
com relações água/aglomerante de 0,4 e 0,5, curados em temperaturas de 23,
50 e 70ºC . Observaram que, para qualquer condição de cura, os concretos
com adições minerais apresentaram melhor desempenho que o de referência.
A incorporação das adições minerais teve um efeito mais importante na
redução da penetração de cloreto do que na redução da relação
água/aglomerante. Estudo sobre a resistência ao ataque da água do mar em
concretos de cimento Portland com altos teores de escória granulada de alto
forno, expostos durante cinco anos em ambiente marinho e totalmente imersos
na água do mar, foi realizado por OSBORNE e al (1992). Concluíram que os
concretos de cimento Portland com médio teor de C3A apresentaram melhor
durabilidade, desenvolvendo resistências ao ataque químico. Todos os
concretos de cimento com escória de alto forno nos locais submetidos à maré
tinham sofrido dano devido ao congelamento. Todavia, não ocorreu nenhum
dano nas amostras completamente submersas. Os teores de escória no
cimento apresentaram ainda o seguinte comportamento:
• Concretos com 60% de escória apresentaram tendência
desprezível ao ataque da substância química e taxas de
penetração de cloreto mais altas;
• Concretos com substituição de 70% de escória mostraram bom
desenvolvimento de resistência e apresentaram boa resistência
química e moderado ingresso de cloretos;
• Concretos com 80% de escória apresentaram reduzido
desenvolvimento de resistência, foram mais suscetíveis ao
congelamento, porém apresentaram a mais baixa taxa de difusão
de cloreto.
liii
PHILIPOSE et al. (1992) procuraram identificar a influência do
carregamento e de microfissuras na corrosão do aço em concretos compostos
com cimento Portland e com escória de alto forno. Os resultados
demonstraram que a taxa de ingresso de ions cloreto no concreto e a
concentração iônica são dependentes da tensão aplicada. As misturas
compostas com escória de alto forno, carregadas ou não, apresentaram
resistência superior ao ingresso de cloreto e mais baixos valores de corrosão
que concretos sem adição mineral.
DHIR et al. (1996) determinaram a capacidade de fixação de cloreto em
pastas, bem como a penetração de cloretos em concretos compostos com
escória de alto forno. Os resultados obtidos demonstraram que as pastas com
escória têm uma maior capacidade de fixação de cloreto, quando comparadas
à de referência, e a diferença aumenta com o aumento do teor de substituição
de cimento por escória. Medidas de análises térmicas permitiram concluir que a
melhora na capacidade de fixação de cloreto é devida ao aumento do conteúdo
de aluminato nas pastas com escória, o que leva a uma maior quantidade de
sal de Friedel produzido.
Vários autores citam que a corrosão do aço é iniciada quando a relação
Cl-/OH- da solução dos poros na interface do aço do concreto excede um valor
limite. A importância do tempo de início da corrosão é bem reconhecida, e
muitos pesquisadores tentaram definir um valor para a relação Cl-/OH-,
necessário para o início do processo. HAUSSMANN (1967) & GOUDA (1970)
conduziram estudos sobre aço imerso em soluções alcalinas similares às
soluções dos poros do concreto. HAUSSMANN (1967) cita que o limite da
relação Cl-/OH- depende da alcalinidade da solução. Baseado nos resultados
de GOUDA (1970), DIAMOND (1986) propôs um valor limite de 0,3 para a
relação Cl-/OH- em soluções dos poros de concreto hidratado. Posteriormente,
outras investigações foram efetuadas com o objetivo de definir um valor limite
para a relação Cl-/OH-. Esses estudos tiveram resultados diferentes. No
entanto, o limite encontrado, utilizando-se concreto, foi em geral mais alto do
que aquele verificado para soluções alcalinas. LAMBERT et al. (1991)
liv
definiram um limite de 3,0, contraposto ao valor de 0,6 encontrado por
HAUSMANN (1967), usando soluções alcalinas.
Outros autores, como NEVILLE (1997), afirmam a existência de uma
concentração mínima de cloretos para que ocorra a corrosão em termos da
relação cloreto/hidroxíla. Tal afirmativa está embasada em resultados obtidos
em ensaios com soluções de hidróxido de cálcio. Quando a concentração de
cloretos excede 0,6 da concentração de hidroxíla, a corrosão é constatada.
Isso corresponde a uma concentração de 0,4% de cloretos por peso de
cimento, se os cloretos são lançados no concreto, e 0,2%, se forem difundidos.
Esses valores são aproximações devido aos seguintes fatores: a) os cloretos
podem estar retidos fisicamente às paredes dos capilares ou combinados
quimicamente; b) não ocorre corrosão em concretos secos ou impregnados de
polímeros, mesmo na existência de altas concentrações de cloretos (Cl-), se
não existir água e oxigênio, necessários à reação de corrosão. Esse autor
afirma ainda que a concentração de ions cloreto depende, também, da
concentração de outros ions presentes. Para uma determinada quantidade de
Cl-, quanto maior a concentração de OH-, mais cloretos livres estarão
presentes. A corrosão é influenciada pela relação Cl-/OH-; no entanto, essa
afirmativa não pode ser generalizada.
HELENE (1993) afirma que a relação iônica Cl-/OH-, na pasta e solução
dos poros, bem como o consumo de cimento de 330 kg/m3, são fatores de
importância secundária ao se dosar concreto resistente à corrosão da
armadura, exposto a ambiente marinho, devendo-se considerar como fator
primário a relação a/c.
3.5 Composição da solução aquosa dos poros e pH
lv
Uma camada protetora e fortemente aderida ao aço é formada quando a
pasta de cimento é hidratada, possibilitando uma completa proteção contra a
corrosão com a água e o oxigênio, não permitindo a formação de óxidos e
hidróxidos de ferro. A camada de passivação do aço é garantida pela presença
de um pH alto da água dos poros em contato direto com a camada protetora.
A existência do ataque de ions cloreto e/ou carbonatação diminui o pH
para valores menores que 12, destruindo a camada de óxido passiva do aço,
que ocorre em pH entre 9 e 10.
GASTALDINI et al. (1996) verificaram que a substituição do cimento por
escória granulada de alto forno, em percentagens elevadas, e em idades
avançadas de hidratação, conferem à solução dos poros valores de pH
superior a 12, não causando, portanto, risco de despassivação da armadura.
Os ions cloreto presentes no concreto podem originar uma célula de
corrosão e, em conseqüência, baixar o pH da solução dos poros.
A substituição parcial do cimento por adições minerais reduz o teor de
clínquer no material cimentício e, consequentemente, conduz a uma alteração
na estrutura da pasta e na composição química da solução dos poros do
concreto, alterando o seu desempenho quanto aos aspectos relacionados à
durabilidade. A redução no clínquer resulta numa subsequente diminuição da
quantidade de hidróxido de cálcio (CH), que é formado durante a hidratação do
cimento (GASTALDINI et al.,1999).
A diminuição da penetração de cloreto em concretos com adições
minerais é, em parte, devida ao refinamento da estrutura dos poros, e, em
parte, devida à menor relação C/S do C-S-H formado, que propicia a inclusão
dos ions Na+ e K+ na sua estrutura (TALBOT, 1995). Assim, há uma redução na
quantidade de álcalis na solução dos poros, e portanto, uma menor
condutividade elétrica.
Determinação na condutividade elétrica, difusão e permeabilidade em
argamassas compostas com adições minerais foi o estudo realizado por
(McCARTER et al., 2000). Os ensaios dessas misturas apresentaram
apreciáveis diminuições na concentração da solução aquosa dos poros, o que,
lvi
juntamente com o refinamento dos poros, proporcionou a redução da
condutividade elétrica. Observou-se ainda que, nos primeiros 28 dias, as
modificações na estrutura dos poros exerceram maior influência na
condutividade do que as modificações na solução aquosa dos poros.
SHI, STEGEMANN e CALDWELL (1998) determinaram a composição da
solução aquosa dos poros em concretos com adições minerais. Os ensaios
foram realizados nas idades de 28, 91, 365 e 730 dias. Verificaram que
apreciáveis concentrações de Ca2+, Na+, K+, OH- e SO42- dos componentes do
cimento, entram na solução durante o período inicial da hidratação do cimento.
Após a concentração inicial, o Ca2+ e SO42- diminuem para valores
negligenciáveis, restando uma solução composta essencialmente de hidróxidos
alcalinos. Os autores determinaram também a condutividade elétrica da
solução dos poros das misturas investigadas e constataram alterações de
acordo com o tipo e teor de adição mineral utilizada.
3.6 Resistividade Elétrica
Conforme citado por HELENE (1993), por resistividade elétrica ou
resistência específica, compreende-se a resistência elétrica de um material
homogêneo e isotrópico de seção reta com área e comprimento unitário.
PETROCOKINO (1960) & MONFORE (1968), citados por HELENE
(1993), relatam, entre outros, que a resistividade do ferro é da ordem de
1,2x10-7 Ωm; a da água do mar é aproximadamente 0,2 Ωm; da água doce 100
Ωm; de basaltos 104 Ωm; de calcários densos 29x106 Ωm; de granitos 88x106
Ωm, e da ordem de 104 a 105 Ωm para concretos de boa qualidade em
equilíbrio com ambientes de umidade relativa baixa.
Segundo CARTER (1981), citado por HELENE (1993), o concreto, quando
saturado, apresenta resistividade elétrica da ordem de 102 Ωm, podendo ainda
lvii
ser comparado a um semicondutor. No entanto, quando seco em estufa
ventilada, tem resistividade aproximada de 106 Ωm, podendo ser considerado
isolante elétrico. A resistividade do concreto é crescente com o aumento do
grau de hidratação do cimento.
O deslocamento da corrente elétrica se dá através de um processo
eletrolítico e, dessa forma, quanto maior a atividade iônica do eletrólito, menor
a resistividade do concreto.
Assim, a resistividade elétrica do concreto é fortemente influenciada pelo
seu teor de umidade, pela composição iônica da água dos poros e pela
continuidade do sistema de poros da pasta de cimento endurecida, como
também da possível presença de ions agressivos, tais como Cl-, SO42-, H+. A
resistividade de materiais porosos é intimamente proporcional à umidade salina
absorvida.
BURY & DOMONE (1974) citados por HELENE (1993), apresentam
resultados obtidos em estruturas marítimas, em que foi medida a diferença de
potencial entre zonas corroídas e não corroídas. A resistividade do concreto foi
medida nas estruturas, encontrando-se:
1. em diferentes regiões de uma estrutura corroída, foi encontrada uma
elevada diferença de potencial, da ordem de 0,3 V;
2. nas diferentes regiões de uma estrutura não corroída, encontrou-se
baixa diferença de potencial, da ordem de 0,03 V;
3. concretos de regiões corroídas apresentaram baixa resistividade, da
ordem de 30 a 50 Ωm;
4. concretos de regiões não corroídas apresentaram resistividade de 130 a
150 Ωm.
A porosidade do concreto é um fator de grande influência na sua
resistividade. Um concreto normal ao passar, após 5 dias, de uma condição
inicial de 30°C com UR do ambiente de 87% para uma final de 31°C com UR =
27%, tem sua resistividade alterada de 1,3 vezes (de 9 a 12x102 Ωm) (IPT,
1980).
lviii
HOPE & IP (1987), citados por HELENE (1993), observaram que
concretos com adição de escória de alto forno têm a resistividade elétrica
aumentada significativamente, ao mesmo tempo que a taxa é corrosão foi
inversamente proporcional à resistividade. Quando examinado o desempenho
de prismas armados, durante um período de 200 dias , submetidos a diferentes
condições de armazenamento e sob ciclos de molhagem em banhos de cloreto
de sódio, seguidos de secagem ao ar, os autores constataram que os prismas
construídos com concreto de cimento Portland comum com adição de 25% e
50% de escória de alto forno apresentaram resistividade superior.
A condutividade elétrica pode ter emprego mais convincente que a
resistividade, sendo adequada para ser utilizada na obtenção de correlações
lineares com outros parâmetros e variáveis do concreto. A condutividade
elétrica do concreto pode ser mensurada mediante os mesmos equipamentos
utilizados para medir resistividade elétrica, sendo expressa em 1/Ωm, ou seja,
exatamente o inverso da resistividade elétrica.
3.7 Penetração de oxigênio
Todos os processos envolvendo a corrosão do concreto propriamente dito
ou do aço envolvem fenômenos de transporte através dos poros do concreto.
Esses mecanismos de transporte incluem a difusão de gases, como O2, CO2 ou
SO2, na fase gasosa dos poros, e também incluem a difusão de ions
agressivos dissolvidos na água dos poros. A maioria das reações químicas
entre as substâncias agressivas provenientes do meio externo e os
constituintes do cimento e do concreto ocorrem na água dos poros. Assim, o
conhecimento da estrutura dos poros e da distribuição do volume de poros em
fases gasosas e aquosas é absolutamente necessário para estudar
lix
quantitativamente esses fenômenos de transporte e a deterioração do concreto
(PAPADIS et al. 1991).
O transporte de gases através dos poros capilares tem sido estudado por
muitos pesquisadores, SCOTT e DULLIEN (1962) & LAWRECE (1984), e
vários tipos de aparelhos medidores do transporte de gases no concreto,
especialmente O2 e CO2, foram desenvolvidos. Contudo, ainda são limitados e
escassos os dados experimentais sobre transporte de gases no concreto com
vários materiais cimentícios. Conclui-se que mais investigações e estudos são
necessários para dar uma estimativa acurada do coeficiente de transporte
gasoso no concreto.
Esses autores tinham como objetivo investigar a influência das diferentes
condições de moldagem e cura, proporções de misturas e conteúdo de água no
transporte de oxigênio no concreto. Os ensaios demonstraram que, em geral,
os coeficientes de difusão do oxigênio diminuem com a diminuição da relação
a/c e com as adições minerais (escória granulada de alto forno, sílica ativa e
cinza volante). Outros fatores que afetam o coeficiente de difusão do oxigênio
são o aumento máximo do tamanho do agregado graúdo e a diminuição do
conteúdo de ar. O coeficiente de oxigênio também é afetado pela fase aquosa
da amostra.
COSTA et al. (1990) apresentaram os resultados de um estudo sobre a
permeabilidade ao ar e sobre a difusão do oxigênio em concretos de diferentes
composições. Os autores constataram que os coeficientes de fluxo gasoso nos
concretos são altamente dependentes da relação a/c, conteúdo de cimento,
tempo de cura e consequentemente da resistência desenvolvida pelo concreto.
O tipo de cimento usado exerceu pequena influência direta na permeabilidade.
As influências, se existem, são indiretas e dependem da resistência obtida pelo
concreto. O coeficiente de difusão efetivo do oxigênio, assim como a
permeabilidade ao ar do concreto, mostram valores apreciáveis também em
concretos de alta resistência, quando esses são secos.
SWAMY & DARWISH (1990) realizaram investigações com objetivo de
determinar o efeito da utilização simultânea de materiais cimentícios
lx
suplementares, sob diferentes aglomerantes, na permeabilidade do concreto a
gases. Constatou que a permeabilidade a gases do concreto é dependente do
processo de cura e que não existe uma correlação bem definida entre a
permeabilidade e a resistência à compressão. Contudo, observou uma
correlação razoável entre a permeabilidade e a estrutura de poros.
A permeabilidade é reconhecida como uma das propriedades-chave do
concreto que influenciam sua durabilidade. Pode ser encarada como a
característica que determina a facilidade com que as substâncias agressivas,
líquidos e gases deletérios podem penetrar no material através do seu sistema
de poros.
A redução do ataque ao concreto por esses fluídos e gases pode ser
conseguida com a incorporação aos concretos de adições minerais, as quais
podem melhorar as propriedades do concreto resultante, nos estados fresco e
endurecido, e particularmente as propriedades que influenciam na durabilidade.
lxi
CAPÍTULO IV - INVESTIGAÇÃO EXPERIMENTAL
4.1 Introdução
A constante exigência das estruturas de concreto quanto ao aumento dos
carregamentos e condições de exposição ao meio, tem implicado inúmeras
pesquisas que garantam a durabilidade e a segurança das construções.
Em relação aos concretos, eles sempre necessitarão assegurar às
armaduras uma maior proteção contra a corrosão.
Nesta pesquisa, tendo como principal preocupação a corrosão da
armadura, idealizaram-se os experimentos realizados, visando-se conseguir
analisar uma das propriedades do concreto, a penetração de cloreto, com
diferentes misturas de escória de alto-forno. Decidiu-se executar ensaios de
penetração de cloreto, para ver as melhorias alcançadas pela presença desse
material. Os experimentos de penetração de cloreto foram realizados segundo
o método da ASTM 1202-91, o qual estabelece um ensaio rápido de
penetração do concreto por ions cloreto.
Efetuou-se também o ensaio de extração da solução dos poros, com
equipamento proposto por Longuet. Para que os resultados pudessem ser
utilizados nas análises efetuadas, realizaram-se os ensaios de resistências à
compressão axial para as diferentes misturas.
Com a inclusão da escória de alto forno e do superplastificante,
melhoraram-se quase todas as propriedades características dos concretos.
Para a obtenção das respostas necessárias, investigaram-se dois teores de
substituição, 35% e 70%, preparando-se sete misturas aglomerantes, sendo
uma delas de referência, ou seja, sem qualquer adição. As outras foram
obtidas, substituindo-se parte do cimento, em massa, pela adição de escória de
alto forno.
lxii
As características dos materiais constituintes, as moldagens dos traços
dos concretos e os ensaios de laboratório são abordados neste capítulo.
4.2 Variáveis envolvidas na pesquisa
O experimento teve como um dos primeiros passos fixar algumas das
variáveis envolvidas na pesquisa. Procurou-se definir o teor e finura da escória,
as relações água/aglomerante (a/ag), as dosagens das misturas, a idade e
condições de ensaio, bem como uma metodologia de preparação e ensaio dos
corpos de prova.
Classificaram-se as variáveis envolvidas nesta pesquisa dentro de
padrões técnicos, descritos a seguir:
a) Variáveis independentes: são aquelas definidas como inerentes à
própria constituição do concreto. Influenciam a relação sólido/espaço
da pasta e o seu grau de compacidade. Nesta pesquisa, classificaram-
se dentro desta categoria as seguintes variáveis:
♦ Relação a/ag - água/aglomerante (em massa): 0,35; 0,50 e 0,65.
♦ Tipos de cura: câmara úmida.
♦ Idades para ensaios de compressão axial: 7, 28 e 91 dias.
♦ Idades para ensaios de penetração de cloreto: 28 e 91 dias.
♦ Idades para ensaios de extração da solução dos poros: 28 e 91 dias.
b) Variáveis intervenientes: as que modificavam as propriedades do
material cimentante. Enquadramos nesse grupo as seguintes:
♦ Tipo de adição mineral: escória granulada de alto-forno.
♦ Teores de substituição de cimento: 35% e 70%.
♦ Misturas: referência, escória 35% e 70%.
lxiii
c) Variáveis dependentes: são aquelas diretamente influenciadas por
alguma variável independente.
♦ Propriedades características dos concretos: resistência à
compressão axial, penetração de cloreto e composição da solução
dos poros em pasta.
4.3 Procedimentos e técnicas utilizadas
Inicialmente escolheu-se a metodologia de dosagem das misturas que
seria utilizada, e dentre as técnicas encontradas na literatura, optou-se pelo
método de substituição de cimento em massa, pois julgou-se que nesse
procedimento exerce-se um maior controle das variáveis fixadas. Foi utilizado
um cimento Portland de alta resistência inicial, CPV-ARI, de conformidade com
EB-NBR 5733, pois com esse tipo de cimento é possível a introdução de
maiores teores de adição mineral nas misturas, devido ao maior teor de C3S e,
conseqüentemente, maior disponibilidade de CH.
Anteriormente à definição dos traços, preparou-se e caracterizou-se cada
um dos materiais envolvidos na pesquisa: aglomerantes, agregados e o
superplastificante, e isso serviu de base para o efetivo controle das dosagens.
Tais procedimentos preliminares fizeram com que fosse possível otimizar os
traços adotados, livrando-os de impurezas.
A utilização da adição mineral das misturas para os aglomerantes dos
concretos deu-se em dois níveis de substituição e, para facilitar algumas
conclusões posteriores, foram considerados como médios teores a substituição
de 35% do peso de cimento e, como altos teores, o fato de se substituir 70% do
cimento.
lxiv
A tabela 4.1 mostra a denominação dada para as misturas e apresenta
como foram fixados os teores de substituição de cimento em massa para a
composição do aglomerante.
Assim, investigaram-se 7 misturas de aglomerantes, sendo 1 de
referência somente com cimento, e 6 com adições de escória de alto forno.
TABELA 4.1 – Denominação e teor de adição mineral por mistura.
% Substituida Mistura
Escória 300 Escória 500 Escória 700 REF − − −
35E300 35 − − 70E300 70 − − 35E500 − 35 − 70E500 − 70 − 35E700 − − 35 70E700 − − 70
4.4 Ensaios de caracterização dos materiais
A seguir são apresentadas as características físicas e químicas dos
materiais utilizados, seguindo os procedimentos propostos pela ABNT. 4.4.1 Aglomerantes
O cimento utilizado foi do tipo alta resistência inicial e a escória de alto-
forno foi proveniente de siderúrgica nacional. Essa escória foi secada em
lxv
estufa a 110 ± 5°C, durante 24 h, sendo dela posteriormente retirados os grãos
metálicos; foi moída em moinho de bolas.
TABELA 4.2 – Massa específica dos aglomerantes.
Material Massa Específica (Kg/dm3) CPV-ARI 3,12 ESCÓRIA 2,94
TABELA 4.3 – Composição química dos aglomerantes.
Composição Teor em Massa % Quimica Cimento Escória
PF 2,09 0,71 SiO2 19,59 34,98 Al2O3 4,79 13,06 Fe2O3 3,07 1,11 CaO 64,35 42,28 MgO 1,69 6,01 SO3 2,75 0,11
Na2O 0,07 0,17 K2O 0,98 0,40
Res. Insolúvel 0,34 − CaO livre 0,77 −
Eq. Alcalino Na2O 0,71 0,43
Os ensaios de caracterização física e química do cimento e adição
mineral foram realizados seguindo-se as normas brasileiras e internacionais:
♦ Finura # 0,075 mm – NBR 11579.
♦ Finura # 0,045 mm – NBR 9202.
♦ Análise química – NBR 5743, 5744, 5745, 5747, 7227 e 9203.
♦ Análise granulométrica a laser – ABCP.
♦ Superfície específica – NBR 7224.
lxvi
♦ Superfície específica BET – ASTM D-3663.
♦ Massa específica – NBR 6474.
♦ Índice de finura – NBR 12826.
Na tabela 4.4 são apresentados os resultados da análise granulométrica
dos aglomerantes e a figura 4.2 possibilita a visualização da distribuição
granulométrica das partículas.
TABELA 4.4 – Dados granulométricos dos aglomerantes.
Partículas Material Diâmetro
Médio (µm) Porcentagem
(≤ 3 µm) Porcentagem
(entre 3 e 30µm) Porcentagem
(≥ 50µm) CPV-ARI 11,38 25,89 70,38 0,00
ESCÓRIA 300 13,68 21,10 70,60 0,20 ESCÓRIA 500 7,83 38,90 59,00 0,00 ESCÓRIA 700 5,43 50,10 49,90 0,00
Na figura 4.1, pode-se visualizar o difratograma de raios X do cimento
ARI utilizado no experimento.
FIGURA 4.1 – Difratograma de raios X do cimento ARI.
lxvii
A – ESCÓRIA 300 B – ESCÓRIA 500 C – ESCÓRIA 700
FIGURA 4.2 – Distribuição granulométrica das escórias.
A tabela 4.5 apresenta os resultados das superfícies específicas dos
aglomerantes, determinadas segundo o método de ensaio NBR 7224.
TABELA 4.5 – Área específica dos aglomerantes.
Material Blaine - (m2/kg) CPV-ARI 463
ESCÓRIA 300 350 ESCÓRIA 500 500 ESCÓRIA 700 700
Na análise conjunta dos resultados dos ensaios contidos nas tabelas 4.4
e 4.5, observa-se valores de diâmetros médios bem distintos do cimento em
relação à escória, e desta última para as diferentes moagens, que forneceram
valores distintos de finura Blaine.
lxviii
A análise dos resultados de caracterização desses materiais contribuiu
para elucidar os questionamentos inicialmente propostos, pois, através das
características dos materiais finos, relacionando-as com os resultados de
resistência à compressão e penetração a cloreto, foi possível chegar às
conclusões da pesquisa.
4.4.2 Agregados
Utilizou-se como agregado miúdo, areia natural e quartzosa, proveniente
do Arenal em Santa Maria - RS. Essa areia foi devidamente lavada para
remoção de impurezas, secada em estufa e peneirada na # 6,3 mm, sendo
posteriormente guardada em local adequado para manter sua qualidade. Da
análise granulométrica, de acordo com a NBR 7211, verifica-se que se
enquadra, conforme a NBR 7212, na zona 3 .
Como agregado graúdo, utilizou-se pedra britada de rocha diabásica
oriunda de Itaara-RS, com diâmetro máximo de 19 mm, material classificado
como Brita 1. Essa brita foi previamente lavada, seca ao ar e armazenada
para uso na moldagem dos concretos.
Foram realizados os seguintes ensaios com os agregados, os quais
resultaram na tabela 4.6, em que são apresentadas as características físicas
dos agregados:
o Composição granulométrica – NBR 7217.
o Massa específica do agregado miúdo – NBR 9776.
o Massa específica e absorção do agregado graúdo – NBR 9937.
o Massa unitária solta – NBR 7251.
o Índice de forma por paquímetro – NBR 7809.
lxix
TABELA 4.6 - Características físicas dos agregados.
Porcentagens Retidas Acumuladas Peneiras (mm)
Brita 1 Areia Zona 3 12,5 23 - 9,50 75 - 6,30 99 - 4,80 100 1 2,40 100 11 1,20 100 31 0,60 100 52 0,30 100 79 0,15 100 100
Módulo de Finura 6,75 2,74 Dimensão Máxima Característica – mm 19 4,8
Massa Específica – Kg/dm3 2,50 2,60 Massa Unitária Solta – Kg/dm3 1,26 1,65
Absorção de Água - % 2,82 0,50 Índice de Forma 3 -
Os resultados da distribuição granulométrica dos agregados mostram
valores contínuos, tanto para a brita quanto para a areia, proporcionando
consistência e trabalhabilidade para os concretos aos quais são incorporados.
Quanto à forma dos grãos, o índice de forma 3 para o agregado graúdo
mostrou-se dentro do especificado pela NBR 7211.
4.4.3 Aditivo superplastificante
Concretos com adições minerais e baixas relações a/ag, necessitam de
incorporação de aditivos químicos às misturas para adquirir uma
trabalhabilidade mínima. Esses aditivos são classificados em plastificantes e
lxx
superplastificantes ou superfluidificantes. Para este experimento, foi utilizado
um superplastificante, isento de cloretos, não cáustico, de acordo com as
prescrições da EB-1763 Tipo S. Apresentou densidade de 1,18 g/cm3 e pH de
7,68.
Realizaram-se inicialmente, para cada mistura e relação a/ag, ensaios de
trabalhabilidade para a obtenção dos teores iniciais de superplastificante.
Esses valores serviram de parâmetro inicial para as moldagens definitivas, as
quais apresentaram para os ensaios de determinação da consistência pelo
abatimento do tronco de cone (NBR 7223), valores entre 60±10 mm, pré-
fixados pela pesquisa.
A figura 4.3 apresenta os valores das percentagens de superplastificante
de acordo com o traço, já em sua utilização nas moldagens dos corpos de
prova ensaiados.
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2
REF 35E300 70E300 35E500 70E500 35E700 70E700
Adi
tivo
(%)
FIGURA 4.3 - Percentagem de superplastificante em massa de cimento.
Verificou-se que as percentagens de superplastificante variaram de 0
(zero) a 2,0%, para a relação a/ag igual a 0,35, e não foi necessária a sua
utilização para os concretos com relações a/ag de 0,50 e 0,65, uma vez que
esses apresentaram o abatimento pré-estabelecido.
lxxi
4.5 Dosagem dos concretos
Os concretos investigados foram dosados para três níveis de resistência,
pelo método de substituição da massa do cimento por adição mineral para a
construção das curvas de Abrams de cada mistura individualmente.
Foram fixadas as relações a/ag em 0,35, 0,50 e 0,65, com proporções
aglomerante/agregado de 1:3,5, 1:5,0 e 1:6,5, respectivamente.
Utilizaram-se conceitos e procedimentos práticos, determinados por
HELENE (1992) para o proporcionamento dos materiais.
Realizaram-se dosagens preliminares, as quais experimentalmente
determinaram um volume ótimo de argamassa seca para o concreto de
referência, fixado em 54% para todas as misturas. Com a substituição do
cimento portland por escória granulada de alto forno, de menor massa
específica, verificou-se aumento no volume da argamassa de cada traço em
relação ao concreto de referência sem escória. Assim, com os valores obtidos
nos ensaios de determinação das massas específicas, realizadas segundo a
NBR 6474, efetuaram-se as correções necessárias nos volumes de agregado
miúdo de cada traço, os quais, quando reduzidos, mantinham constante o
volume de argamassa fixado.
Após a determinação dos traços corrigidos, do teor inicial de
superplastificante e da quantidade de água a serem empregados, procederam-
se as moldagens dos corpos de prova.
A tabela 4.7 apresenta os traços investigados com seus respectivos
consumos de cimento e as percentagens de aditivo utilizadas para cada uma
das moldagens.
lxxii
TABELA 4.7 - Traços utilizados, teor de aditivo e consumo de aglomerante/m3
de concreto.
Traço Aglomerante Cimento % aditivo Mistura Cimento: adição: areia:
pedra a/ag (kg/m3) (kg/m3) em massa
cimento 1 : 0 : 1,43 : 2,07 0,35 488,40 488,40 1,50
REF 1 : 0 : 2,24 : 2,76 0,50 359,11 359,11 - 1 : 0 : 3,05 : 3,45 0,65 283,94 283,94 - 0,65 : 0,35 : 1,41 : 2,07 0,35 488,40 317,46 1,75
35E300 0,65 : 0,35 : 2,20 : 2,76 0,50 359,11 233,42 - 0,65 : 0,35 : 3,01 : 3,45 0,65 283,94 184,56 - 0,30 : 0,70 : 1,41 : 2,07 0,35 488,40 146,52 1,00
70E300 0,30 : 0,70 : 2,20 : 2,76 0,50 359,11 107,73 - 0,30 : 0,70 : 3,01 : 3,45 0,65 283,94 85,18 - 0,65 : 0,35 : 1,41 : 2,07 0,35 488,40 317,46 1,80
35E500 0,65 : 0,35 : 2,20 : 2,76 0,50 359,11 233,42 - 0,65 : 0,35 : 3,01 : 3,45 0,65 283,94 184,56 - 0,30 : 0,70 : 1,41 : 2,07 0,35 488,40 146,52 1,00
70E500 0,30 : 0,70 : 2,20 : 2,76 0,50 359,11 107,73 - 0,30 : 0,70 : 3,01 : 3,45 0,65 283,94 85,18 - 0,65 : 0,35 : 1,41 : 2,07 0,35 488,40 317,46 1,50
35E700 0,65 : 0,35 : 2,20 : 2,76 0,50 359,11 233,42 - 0,65 : 0,35 : 3,01 : 3,45 0,65 283,94 184,56 - 0,30 : 0,70 : 1,41 : 2,07 0,35 488,40 146,52 1,25
70E700 0,30 : 0,70 : 2,20 : 2,76 0,50 359,11 107,73 - 0,30 : 0,70 : 3,01 : 3,45 0,65 283,94 85,18 -
4.5.1 Cura dos concretos e preparação de corpos de prova
Os corpos de prova foram mantidos nos moldes durante 24 horas e, após
esse período, foram desmoldados e conservados em câmara climatizada com
23±2°C e 95% de umidade relativa. Para os ensaios de resistência à
lxxiii
compressão axial, os corpos de prova permaneceram dentro da câmara até a
data do ensaio, sendo então capeados e rompidos conforme prescrições das
NBRs 5738 e 5739.
Para os ensaios de penetração de cloretos, os corpos de prova das
diferentes misturas investigadas foram mantidos na câmara úmida, até dois
dias antes da data de ensaio, quando foram serrados com disco de corte
diamantado, nas dimensões preconizadas por norma, e colocados submersos
em água até a data de ensaio (28 e 91dias).
A tabela 4.8 apresenta as idades de ensaio e dimensões dos corpos de
prova utilizados.
TABELA 4.8 – Idades de ensaios e dimensões de corpos de prova, (cp).
Material Ensaio Idades (dias) cp (cm) Resistência à Compressão 7, 28 e 91 φ 10 x 20,0
Concreto Penetração por Cloreto 28 e 91 φ 9,5 x 5,1
Pasta Solução dos Poros 28 e 91 φ 4,0 x 8,0
A figura 4.4 mostra a câmara climatizada, onde os corpos de prova
permaneceram após identificados e numerados até as idades de ensaios.
FIGURA 4.4 – Câmara climatizada.
lxxiv
Os corpos de prova para os ensaios de solução dos poros receberam
cura por imersão em uma solução de cal, sendo colocados dentro da câmara
climatizada até as suas idades de ensaio. Concluídos esses períodos,
iniciaram-se os ensaios programados.
4.6 Ensaios realizados com o concreto
4.6.1 Resistência à compressão axial
A resistência mecânica é uma das propriedades mais importantes dos
concretos e serve de base para se conferirem algumas características da
composição do material. Para a sua avaliação foram moldados 3 corpos de
prova de dimensões 10x20cm, para cada idade de ensaio, 7, 28 e 91 dias, os
quais foram rompidos conforme determinações das NBR 5738 e 5739.
A resistência final adotada, para cada umas das misturas e idades, foi a
média aritmética dos resultados, quando o desvio padrão mostrou-se menor
que 5%, e o maior valor dos três ou o que melhor se adaptou à curva de
Abrams, quando o desvio padrão foi superior a esse percentual.
4.6.2 Penetração de cloreto
A ASTM C 1202-91 estabelece um ensaio rápido de penetração do
concreto por íons cloreto, através do qual se determina a condutância elétrica
representada pela carga total de coulombs (ampere.segundos) que durante um
determinado intervalo de tempo passa através de um disco de concreto entre
lxxv
uma solução de cloreto de sódio e uma de hidróxido de sódio, entre as quais se
aplica uma diferença de potencial igual a 60 V, em corrente contínua. A carga
elétrica é relacionada com a penetração do concreto aos ions cloreto, de modo
que o ensaio pode ser útil, para comparação, na escolha de um concreto mais
adequado.
A figura 4.5 apresenta a realização do ensaio de penetração de cloreto.
FIGURA 4.5 – Ensaio de penetração de cloreto.
lxxvi
4.7 Ensaio realizado com a pasta
4.7.1 Extração da solução dos poros
A extração da solução dos poros foi realizada em equipamento similar
àquele proposto por LONGUET e colaboradores (1973) e BARNEYBACK e
DIAMOND (1981). Para cada mistura analisada, foram moldados corpos de
prova de pasta, com relação água/aglomerante igual a 0,35, 0,50 e 0,65.
Durante o ensaio, a solução aquosa foi coletada em uma seringa descartável
estéril.
As concentrações de ions de Na+, K+ e Ca+ foram determinadas através
de ensaio de espectroscopia de absorção atômica.
A concentração de ions OH- foi determinada através de titulação direta
com HCl. Os valores de pH das soluções dos poros foram calculados a partir
das concentrações de ions hidroxilas.
A concentração de ions SO42- foi determinada indiretamente pela
precipitação de BaSO4 em uma solução contendo BaCl2 em excesso.
Para o cálculo da condutividade específica da solução dos poros do
concreto, utilizaram-se as equações propostas por SHI et al(1998):
ρ = ρágua + ∑ CI λi / 1000 (1) em que:
ρ = condutividade específica da solução aquosa;
ρágua = condutividade específica da água;
CI = concentração equivalente do íon i;
λi = condutividade equivalente do íon i.
Sendo λi = λi,0 – Ai√Ci (2), em que λi,0 é a condutividade equivalente à
concentração infinita. A constante Ai da equação é determinada teoricamente
por:
Ai = 0,2289 λi 0 + 60,12 (3)
lxxvii
A tabela 4.9 apresenta valores de λi,0 dos ions presentes na solução dos
poros do concreto.
TABELA 4.9 – Condutividade equivalente de ions aquosos numa
concentração infinita em 25°C.
Íon Na+ K+ Ca2+ SO42- OH- Cl-
Condut. Equivalente m2.equiv.-1.ohm-1
0,00501 0,00735 0,00595 0,00798 0,0198 0,00763
Todos os valores resultantes desses ensaios foram tabelados e
analisados, e são apresentados no Capítulo V.
lxxviii
CAPÍTULO V - ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
5.1 Introdução
Neste capítulo são apresentadas as discussões dos resultados obtidos a
partir da análise das 7 misturas aglomerantes investigadas, compostas com
diferentes teores e finuras de escória. O concreto sem adição mineral,
denominado de referência, serviu de parâmetro para a verificação das
propriedades das misturas investigadas.
Inicialmente são discutidos os resultados de resistência à compressão
axial, a penetração total de cloretos, o índice médio de penetração de cloreto e
a condutividade elétrica da solução aquosa dos poros em igualdade de relação
água/aglomerante, fixados em 0,35, 0,50 e 0,65.
Numa segunda etapa, a partir dos resultados de resistência à
compressão, determinaram-se os valores de penetração de cloreto e consumo
de cimento em igualdade de resistência à compressão. Essa análise foi
realizada a partir das curvas de Abrams, obtidas com as diferentes misturas
aglomerantes. Assim, obtiveram-se as relações água/aglomerante para os dois
níveis de resistência especificados, 35 MPa e 55 MPa. De maneira similar, a
partir dos resultados de penetração total de cloretos e dos valores de consumo
de cimento, construíram-se curvas de expressão f = A/Cx e com valores de
água/aglomerante para esses níveis de resistência mecânica especificados, e
obtiveram-se os valores de penetração total de cloreto e consumo de cimento
em igualdade de resistência mecânica.
A análise de penetração unitária de cloreto foi realizada tanto em
igualdade de relação água/aglomerante como em igualdade de resistência
mecânica.
5.2 Análise dos resultados de resistência à compressão
lxxix
Na tabela 5.1 são apresentados os resultados dos ensaios de resistência
à compressão aos 7, 28 e 91 dias, e dos índices médios de resistência à
compressão. O índice médio de resistência à compressão corresponde a média
das relações entre os valores de resistência à compressão das misturas
aglomerantes investigadas, dividido pela resistência à compressão obtida pela
mistura de referência em igual relação água/aglomerante.
Os valores de resistência à compressão apresentados na tabela 5.1
correspondem à média aritmética de 3 corpos de prova moldados para cada
traço e idade, quando o desvio relativo foi ≤ 5%. Quando o desvio relativo foi
superior a 5%, adotou-se o maior valor ou o que melhor se adaptou à curva de
Abrams.
O desenvolvimento da resistência mecânica é função da hidratação do
sistema escória-clínquer, que, por sua vez, depende das propriedades do
clínquer e da escória. O clínquer age sobre a velocidade de dissolução da
escória e, reciprocamente, o consumo de cal pela escória aumenta a
velocidade de dissolução da alita. A hidratação intensa da alita no cimento
Portland de alto forno precede a hidratação ativa da escória. A reação da
escória com a água é governada principalmente pela estrutura vítrea e pelo
seu grau de finura. Assim, em igualdade de relação água/aglomerante,
observa-se nos resultados apresentados na tabela 5.1 um aumento nos valores
de resistência mecânica, com o aumento na finura da escória, como também
diminuição nesses valores, quando o teor de substituição de escória passou de
35% para 70%.
Da análise da tabela 5.1 e figura 5.1, verifica-se, também, que todas as
misturas aglomerantes investigadas apresentaram um crescimento nos valores
de índice médio de resistência à compressão com o aumento do grau de
hidratação, de 7 para 28 e 91 dias.
lxxx
Aos 7 dias de idade, a mistura composta com 35% de escória, na finura
Blaine de 700 m2/kg, apresentou índice médio de resistência à compressão
superior ao da mistura de referência.
Aos 28 e 91 dias, a mistura composta com 35% de escória, na finura
Blaine de 500 m2/kg, apresentou índice médio de resistência à compressão
superior ao da mistura de referência.
Para as misturas compostas com 35% de escória, em relação à mistura
de referência, o acréscimo médio de resistência à compressão com o aumento
da finura, de 300 para 500 m2/kg, foi de 17%, 8% e 14%, respectivamente, nas
idades de 7, 28 e 91 dias. Na finura de 700 m2/kg, em relação à de 300 m2/kg,
os acréscimos de resistência para essas mesmas idades foram de 30%, 16% e
26%.
Nas misturas compostas com 70% de escória, o acréscimo médio de
resistência à compressão, quando a finura da escória passou de 300 para 500
m2/kg, foi de 29%, 24% e 13% nas idades de 7, 28 e 91 dias. Para a finura de
700 m2/kg, em relação à de 300 m2/kg, os acréscimos médios de resistência
para essas idades foram de 41%, 32% e 19%.
Tomando como referência a mistura composta com escória, na finura
Blaine de 300 m2/kg e teor de substituição de 35%, o aumento na finura de 300
para 500 m2/kg resultou em acréscimo médio da resistência à compressão de
27%, 9% e 16%, nas idades de 7, 28 e 91 dias. Nessas mesmas idades,
quando a finura variou de 300 para 700 m2/kg, os acréscimos médios de
resistência à compressão foram de 45%, 17% e 28%.
Quando se toma como referência a mistura contendo 70% de escória, na
finura Blaine de 300 m2/kg, a variação na finura de 300 para 500 m2/kg resultou
em acréscimos médios de 86%, 47% e 20%, nas idades de 7, 28 e 91 dias.
Para essas mesmas idades, quando a finura variou de 300 para 700 m2/kg, os
acréscimos médios de resistência à compressão foram de 114%, 59% e 30%.
Na tabela 5.1 e figura 5.2 são também apresentados os valores de
resistência unitária. A resistência unitária corresponde a relação entre à
resistência do concreto com adição mineral dividida pelo consumo de cimento,
lxxxi
e a resistência do concreto de referência dividida pelo seu correspondente
consumo de cimento. O índice médio de resistência unitária corresponde à
média desses índices para as relações água/aglomerante 0,35, 0,50 e 0,65 de
uma mesma mistura com adição mineral. Observa-se aumento da resistência
unitária com o aumento do grau de hidratação, assim como com o aumento na
finura da escória e do seu teor de substituição em massa de cimento.
Para a escória com finura de 300 m2/kg, o aumento no teor de
substituição de 35% para 70% acarretou acréscimos no índice médio de
resistência unitária de 25%, 38% e 67%.
Na finura de 500 m2/kg, o aumento no teor de substituição resultou em
acréscimos de 69%, 79% e 70%, nas idades de 7, 28 e 91 dias, e, para a finura
de 700 m2/kg, esses acréscimos foram de 119%, 81% e 70%.
Para um mesmo teor de substituição de escória, 35%, o aumento na
finura de 300 para 500 m2/kg em relação à mistura de referência, resultou em
acréscimos médios de resistência unitária de 22%, 9% e 16% nas idades de 7,
28 e 91 dias. Para o teor de substituição de 70%, esses acréscimos foram de
64%, 42% e 18%.
Quando a finura da escória passou a 700 m2/kg e teor de substituição de
35%, os acréscimos de resistência unitária em relação à escória com finura de
300 m2/kg foram de 10%, 17% e 27%. Para o teor de substituição de 70%,
esses acréscimos foram de 93%, 53% e 30%.
A figura 5.3 apresenta a evolução da resistência à compressão com o
aumento da finura da escória. A figura 5.4 apresenta a evolução da resistência
à compressão com a idade, para os teores de substituição de escória de 35%
e 70%. Observa-se nessa figura que as misturas contendo 35% de escória
apresentaram, em geral, resultados acima do concreto de referência. No
entanto, para os teores de substituição de 70%, os valores obtidos foram
inferiores aos da mistura de referência.
A tabela 5.2 apresenta os valores das constantes experimentais
determinadas para as equações de Abrams, para os resultados das
resistências à compressão axial aos 7, 28 e 91 dias. A partir desses valores, foi
lxxxii
possível determinar as relações água/aglomerante em igualdade de resistência
mecânica.
TABELA 5.1 - Resistência à compressão axial e índice médio de resistência.
Fc7 Fc28 Fc91 Ifc7 Ifc28 Ifc91Série a/ag MPa MPa MPa MPa MPa MPa
Icu7 Icu28 Icu91
0,35 52,4 62,5 65,4 REF 0,50 38,2 44,3 49,1 1 1 1 1 1 1
0,65 27,7 31,0 33,7 0,35 52,2 56,9 61,7
35E300 0,50 29,7 43,0 48,2 0,77 0,93 0,95 1,19 1,43 1,45 0,65 15,0 27,8 30,7 0,35 34,0 42,6 50,3
70E300 0,50 15,2 27,6 39,2 0,45 0,59 0,73 1,49 1,97 2,42 0,65 8,2 14,5 20,9 0,35 55,7 64,0 65,7
35E500 0,50 35,3 44,7 51,9 0,94 1,01 1,09 1,45 1,56 1,68 0,65 23,3 30,8 41,0 0,35 35,6 49,0 52,7
70E500 0,50 28,2 34,5 41,2 0,74 0,83 0,86 2,45 2,79 2,85 0,65 22,0 29,2 31,1 0,35 58,9 66,0 73,8
35E700 0,50 42,4 48,1 57,7 1,07 1,09 1,21 1,31 1,67 1,85 0,65 27,0 34,6 44,5 0,35 44,5 53,8 58,6
70E700 0,50 32,8 38,3 43,7 0,86 0,89 0,93 2,87 3,02 3,15 0,65 24,1 30,7 35,6
lxxxiii
0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
Res
istê
ncia
à
com
pres
são
(MPa
)
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
7 dias28 dias91 dias
FIGURA 5.1 - Índice médio de resistência à compressão com o aumento do grau de hidratação, aos 7, 28 e 91 dias.
0
0,7
1,4
2,1
2,8
3,5
Res
istê
ncia
à
com
pres
são
(MP
a)
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
7 dias
28 dias
91 dias
FIGURA 5.2 - Índice médio unitário de resistência, aos 7, 28 e 91 dias.
lxxxiv
28 dias 35% E
0
10
20
30
40
50
60
70
80
300 500 700
Escória
fc91 dias 35% E
0
10
20
30
40
50
60
70
80
300 500 700
Escória
fc
7 dias 70% E
0
10
20
30
40
50
60
70
80
300 500 700
Escória
fc
28 dias 70% E
0
10
20
30
40
50
60
70
80
300 500 700
Escória
fc
91 dias 70% E
0
10
20
30
40
50
60
70
80
300 500 700
Escória
fc
7 dias 35% E
0
10
20
30
40
50
60
70
80
300 500 700
Escória
fc
0,350,50,65
FIGURA 5.3 - Evolução da resistência à compressão com o aumento na finura de escória, aos 7, 28 e 91 dias.
lxxxv
REF
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 28 91
Idades
fc
0,350,50,65
35% E300
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 28 91
Idades
fc
35% E500
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 28 91
Idades
fc
35% E700
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 21 91
Idades
fc
70% E500
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 28 91
Idades
fc
70% E700
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 28 91
Idades
fc
70% E300
0
10
20
30
40
50
60
70
80
7 28 91
Idades
fc
FIGURA 5.4 - Evolução da resistência à compressão com a idade.
lxxxvi
TABELA 5.2 – Apresenta os coeficientes da curva de Abrams para a resistência à compressão, aos 7, 28 e 91 dias.
Idade Série a/ag 7 dias 28 dias 91 dias
A B R A B R A B R 0,35
REF 0,50 110,334 8,372 0,99 141,931 10,353 0,99 143,883 9,116 0,99 0,65 0,35
35E300 0,50 228,106 63,865 0,99 134,685 10,886 0,99 144,123 10,244 0,99 0,65 0,35
70E300 0,50 173,175 114,52 0,97 255,107 36,319 0,99 149,291 18,681 0,99 0,65 0,35
35E500 0,50 159,877 20,221 0,99 150,566 11,448 0,99 113,384 4,778 0,99 0,65 0,35
70E500 0,50 62,577 4,974 0,99 86,927 5,615 0,96 102,389 5,838 0,99 0,65 0,35
35E700 0,50 149,348 13,463 0,99 140,508 8,607 0,99 133,462 5,399 0,99 0,65 0,35
70E700 0,50 91,058 7,723 0,99 97,018 6,018 0,98 100,130 4,946 0,99 0,65
As correlações entre as resistências à compressão aos 7, 28 e 91 dias e
as relações a/ag para as misturas investigadas são apresentadas no Anexo B.
Nas tabelas 5.3 e 5.4 são apresentados os valores de relações
água/aglomerante e o consumo de cimento em igualdade de resistência de 35
MPa, aos 28 dias, e 55 MPa aos 91 dias. Para um mesmo nível de resistência
e teor de escória, observa-se ordenação decrescente de relações
água/aglomerante com o aumento na finura da escória.
Para o nível de 35 MPa, aos 28 dias, as relações a/ag das misturas de
escória mantiveram-se entre 0,41 e 0,64, valores comuns e que conferem boas
condições de trabalhabilidade aos concretos frescos. Porém, quando a
lxxxvii
resistência aumentou para 55 MPa, aos 91 dias de idade, os valores de a/ag se
situaram na faixa de 0,34 e 0,52, ficando na maioria em torno de 0,40.
As tabelas 5.3 e 5.4 ilustram os valores de consumo de cimento para os
níveis de resistência estabelecidos.
TABELA 5.3 - Consumo de escória e cimento para o nível de 35 MPa.
Mistura a/ag
35 MPa 28 dias
C. Escória 35 MPa 28 dias
C. Cimento 35 MPa 28 dias
REF 0,60 − 307 35E300 0,56 115 215 70E300 0,41 303 130 35E500 0,60 107 200 70E500 0,53 244 105 35E700 0,64 100 186 70E700 0,58 223 95
Verifica-se na tabela 5.3 que os consumos de cimento para as misturas
de escória, com 35 MPa, aos 28 dias, se situam entre 95 a 125 kg/m3, valores
esses inferiores aos do concreto de referência, 307 kg/m3.
Na análise dessa tabela, observa-se, como esperado, decréscimo nos
valores de consumo de cimento em relação à mistura de referência.
Para as misturas compostas com 35% de escória, em relação à mistura
de referência, o consumo de cimento com o aumento da finura, de 300 para
500 m2/kg, decresceu de 7% na idade de 28 dias. Na finura de 700 m2/kg, em
relação à de 300 m2/kg, o decréscimo de consumo de cimento para essa
mesma idade foi de 13%.
Nas misturas compostas com 70% de escória, o decréscimo de consumo
de cimento, quando a finura da escória passou de 300 para 500 m2/kg, foi de
19% na idade de 28 dias. Para a finura de 700 m2/kg, em relação à de 300
m2/kg, o decréscimo de consumo de cimento para essa idade foi de 27%.
lxxxviii
Tomando como referência a mistura composta com escória, na finura
Blaine de 300 m2/kg e teor de substituição de 35%, o aumento na finura de 300
para 500 m2/kg, resultou em decréscimo de consumo de cimento de 7%, na
idade de 28 dias. Nessa mesma idade, quando a finura variou de 300 para 700
m2/kg, o decréscimo de consumo de cimento foi de 14%.
Quando se toma como referência a mistura contendo 70% de escória, na
finura Blaine de 300 m2/kg, a variação na finura de 300 para 500 m2/kg resultou
em decréscimo de consumo de cimento de 19%, na idade de 28 dias. Para
essa mesma idade, quando a finura variou de 300 para 700 m2/kg, o
decréscimo foi de 27%.
Para a escória com finura de 300 m2/kg, o aumento no teor de
substituição de 35 para 70% acarretou decréscimo de consumo de cimento de
39%.
Na finura de 500 m2/kg, o aumento no teor de substituição resultou em
decréscimo de 47%, na idade de 28 dias, e para a finura de 700 m2/kg esse
decréscimo foi de 49%.
Na figura 5.5, consegue-se uma visualização comparativa dos valores
inferidos para os consumos de cimento na resistência de 35 MPa aos 28 dias.
0
65
130
195
260
325
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
Con
sum
o de
Cim
ento
(kg/
m3)
FIGURA 5.5 - Comparativo de consumo de cimento para resistências à
compressão de 35 MPa aos 28 dias.
lxxxix
Utilizando-se os mesmos procedimentos anteriores, construiu-se a tabela
5.4 para o nível de resistência de 55 MPa aos 91 dias. Para as misturas
contendo escória, o consumo de cimento se situa entre 140 e 281 kg/m3,
enquanto que no concreto de referência é de 417 kg/m3.
TABELA 5.4 – Consumo de escória e cimento para o nível de 55 MPa. a/ag Consumo Consumo
Mistura Fc91 = 55 MPa Escória Cimento
REF 0,43 − 417 35E300 0,41 151 281 70E300 0,34 344 147 35E500 0,46 138 257 70E500 0,35 338 145 35E700 0,52 124 231 70E700 0,37 326 140
A Figura 5.6 apresenta os valores inferidos para os consumos de
cimento na resistência de 55 MPa aos 91 dias.
0
85
170
255
340
425
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
Con
sum
o de
Cim
ento
(kg/
m3)
FIGURA 5.6 - Comparativo de consumo de cimento para resistências à compressão axial de 55 MPa aos 91 dias.
xc
Para as misturas compostas com 35% de escória, em relação à mistura
de referência, o consumo de cimento com o aumento da finura, de 300 para
500 m /kg, decresceu 8% na idade de 91 dias. Na finura de 700 m /kg, em
relação à de 300 m /kg, o decréscimo de consumo de cimento para essa
mesma idade foi de 18%.
2 2
2
Nas misturas compostas com 70% de escória, o decréscimo de consumo
de cimento, quando a finura da escória passou de 300 para 500 m /kg, foi de
apenas 1%. Para a finura de 700 m /kg, em relação à de 300 m /kg, o
decréscimo de consumo de cimento para essa idade foi de 5%.
2
2 2
Tomando como referência a mistura composta com escória na finura
Blaine de 300 m /kg e teor de substituição de 35%, o aumento na finura, de
300 para 500 m
2
2/kg, resultou em decréscimo de consumo de cimento de 9% na
idade de 91 dias. Nessa mesma idade, quando a finura variou de 300 para 700
m2/kg, o decréscimo de consumo de cimento foi de 8%.
Quando se toma como referência a mistura contendo 70% de escória na
finura Blaine de 300 m2/kg, a variação na finura de 300 para 500 m2/kg resultou
em decréscimo de consumo de cimento de 8% na idade de 91 dias. Para essa
mesma idade, quando a finura variou de 300 para 700 m2/kg, o decréscimo foi
de 5%.
Para a escória com finura de 300 m2/kg, o aumento no teor de
substituição de 35% para 70%, acarretou um decréscimo de consumo de
cimento de 48%, enquanto, na finura de 500 m2/kg, o aumento no teor de
substituição resultou em decréscimo de 43% na idade de 91 dias, e para a
finura de 700 m2/kg, esse decréscimo foi de 39%.
5.3 Resultados de penetração de cloreto
xci
Os resultados de penetração de cloreto, para cada uma das misturas
aglomerantes investigadas e diferentes relações a/ag adotadas, foram obtidos
mediante a realização dos ensaios, segundo o método da ASTM C 1202-91,
que classifica os concretos a partir dos resultados de carga passante, em
Coulombs.
Na tabela 5.5, são apresentados os resultados dos ensaios de penetração
de cloreto aos 28 e 91 dias e dos índices médios de penetração de cloreto para
todas as misturas e relações a/ag. O índice médio de penetração de cloreto
corresponde à média das relações entre os valores de penetração de cloreto
das misturas aglomerantes investigadas dividida pela penetração de cloreto
obtida pela mistura de referência em igual relação água/aglomerante.
Na figura 5.7, é apresentado o desenvolvimento da penetração de cloreto
com o aumento da finura, e, na figura 5.8, com o aumento da idade.
Em igualdade de relação água/aglomerante, observa-se, nos resultados
apresentados na tabela 5.5, um aumento nos valores de penetração de cloreto
com o aumento da finura da escória, como também uma diminuição para uma
mesma finura nesses valores, quando o teor de substituição de escória passou
de 35% para 70%.
Na análise da tabela 5.5 e figura 5.9, verifica-se, também, que todas as
misturas aglomerantes investigadas apresentaram um crescimento nos valores
de índice médio de penetração de cloreto para teores de substituição de
escória de 35% e um decréscimo nas misturas com 70%, quando o grau de
hidratação aumentou de 28 para 91 dias.
Tanto aos 28 como 91 dias, as misturas compostas com 35% e 70% de
escória, nas finuras Blaine de 300 m2/kg, 500 m2/kg e 700 m2/kg, apresentaram
índice médio de penetração de cloreto inferior ao da mistura de referência.
TABELA 5.5 – Penetração de cloreto aos 28 e 91 dias.
xcii
Série a/ag Cl-28 – (C) Cl-91 – (C) Icl-28
m. Icl-91 m. Icl-u
28 m. Icl-u 91 m.
0,35 1740 1389 REF 0,50 2838 2055 1 1 1 1
0,65 3189 2314 0,35 1007 694
35E300 0,50 1474 1275 0,64 0,66 0,99 1,01 0,65 2657 1971 0,35 715 455
70E300 0,50 1028 606 0,40 0,33 1,35 1,12 0,65 1415 884 0,35 1015 702
35E500 0,50 1736 1475 0,71 0,74 1,09 1,14 0,65 2971 2326 0,35 959 618
70E500 0,50 1401 797 0,55 0,43 1,83 1,43 0,65 1917 1057 0,35 1046 711
35E700 0,50 1793 1537 0,74 0,81 1,14 1,25 0,65 3164 2727 0,35 977 665
70E700 0,50 1551 982 0,61 0,55 2,02 1,84 0,65 2273 1621
Para as misturas compostas com 35% de escória, em relação à mistura
de referência, o acréscimo médio de penetração de cloreto com o aumento da
finura, de 300 para 500 m2/kg, foi de 11% e 12%, respectivamente, nas idades
de 28 e 91 dias. Na finura de 700 m2/kg, em relação à de 300 m2/kg, os
acréscimos de penetração de cloreto para essas mesmas idades foram de 16%
e 23%.
Nas misturas compostas com 70% de escória, o acréscimo médio de
penetração de cloreto, quando a finura da escória passou de 300 m2/kg para
500 m2/kg, foi de 37% e 30%, nas idades de 28 e 91 dias. Para a finura de 700
m2/kg, em relação à de 300 m2/kg, os acréscimos médios de penetração de
cloreto para essas idades foram de 52% e 67%.
xciii
Tomando como referência a mistura composta com escória na finura
Blaine de 300 m2/kg e teor de substituição de 35%, o aumento na finura de 300
para 500 m2/kg, resultou em acréscimo médio de penetração de cloreto de 10%
e 12% nas idades de 28 e 91 dias. Nessas mesmas idades, quando a finura
variou de 300 para 700 m2/kg, os acréscimos médios de penetração de cloreto
foram de 15% e 20%.
Quando se toma como referência a mistura contendo 70% de escória na
finura Blaine de 300 m2/kg, a variação na finura de 300 para 500 m2/kg,
resultou em acréscimos médios de 35% e 29% nas idades de 28 e 91 dias.
Para essas mesmas idades, quando a finura variou de 300 para 700 m2/kg, os
acréscimos médios de penetração de cloreto foram de 49% e 64%.
Na tabela 5.5 e figura 5.10, são também apresentados os valores de
penetração unitária de cloreto. A penetração unitária de cloreto corresponde à
relação entre a penetração de cloreto com adição mineral, dividida pelo
consumo de cimento, e a penetração de cloreto do concreto de referência
dividida pelo seu correspondente consumo de cimento. O índice médio de
penetração unitária de cloreto corresponde à média desses índices, para as
relações água/aglomerante 0,35, 0,50 e 0,65 de uma mesma mistura com
adição mineral.
xciv
28 dias 35% E
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
300 500 700
Escória
Cou
lom
bs
0,350,50,65
91 dias 35% E
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
300 500 700
Escória
Cou
lom
bs28 dias 70% E
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
300 500 700
Escória
Cou
lom
bs
91 dias 70% E
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
300 500 700
Escória
Cou
lom
bs
FIGURA 5.7 - Desenvolvimento de penetração de cloreto com a finura da
escória aos 28 e 91 dias.
xcv
R EF
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
28 91Idades
Cou
lom
bs
0,350,50,65
35% E300
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
28 91Idades
Cou
lom
bs
35% E500
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
28 91Idades
Cou
lom
bs
35% E700
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
28 91Idades
Cou
lom
bs
70% E300
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
28 91Idades
Cou
lom
bs
70% E500
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
28 91Idades
Cou
lom
bs
70% E700
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
28 91Idades
Cou
lom
bs
xcvi
FIGURA 5.8 – Desenvolvimento de penetração de cloreto com a
idade.
00,20,40,60,8
1
Índi
ce M
édio
de
Pen
etra
ção
de
Clo
reto
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
28 dias91 dias
FIGURA 5.9 – Índice médio de penetração de cloretos, aos 28 e 91 dias.
00,5
11,5
22,5
Pen
etra
ção
de
Clo
reto
Uni
tária
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
28 dias91 dias
FIGURA 5.10 – Penetração unitária de cloretos, aos 28 e 91 dias.
xcvii
Na tabela 5.6 são apresentados os valores das constantes experimentais
determinadas para as equações de Abrams, para os resultados de penetração
de cloreto aos 28 e 91 dias. A partir desses dados, foi possível determinar a
penetração de cloreto em igualdade de resistência à compressão.
TABELA 5.6 - Coeficientes da Curva de Abrams, para a penetração de cloreto aos 28 e 91 dias.
Idade Série a/ag 28 d 91 d
A B R A B R
0,35 REF 0,50
0,65 913,194 0,132 0,96 801,414 0,182 0,97
0,35 35E300 0,50
0,65 264,586 0,019 0,99 187,479 0,022 0,99
0,35 70E300 0,50
0,65 305,435 0,088 0,99 195,542 0,095 0,98
0,35 35E500 0,50
0,65 298,212 0,023 0,98 182,022 0,018 0,99
0,35 70E500 0,50
0,65 396,541 0,075 0,99 306,376 0,133 0,99
0,35 35E700 0,50
0,65 191,855 0,010 0,99 123,586 0,006 0,99
0,35 70E700 0,50
0,65 330,822 0,045 0,99 207,681 0,039 0,97
5.4 Penetração de cloreto em igualdade de resistência
xcviii
Nesta etapa são apresentados os coeficientes de penetração de cloreto das misturas investigadas, em igualdade de resistência mecânica de 35 MPa, aos 28 dias e 55 MPa aos 91 dias.
A tabela 5.7 apresenta as relações a/ag e os respectivos consumos de cimento para as resistências à compressão preestabelecidas.
TABELA 5.7 – Relações a/ag e consumo de cimento para 35 MPa aos 28 dias, e 55 MPa aos 91 dias.
Mistura
a/ag (35 MPa) 28 dias
C. Cimento (35 MPa) 28 dias
a/ag (55 MPa) 91 dias
C. Cimento (55 MPa) 91 dias
REF 0,60 307 0,43 417 35E300 0,56 215 0,41 281 70E300 0,41 130 0,34 147 35E500 0,60 200 0,46 257 70E500 0,53 105 0,35 145 35E700 0,64 186 0,52 231 70E700 0,58 95 0,37 140
Verifica-se na tabela 5.7 e figura 5.11 que os consumos de cimento para
as misturas de escória, para o nível de resistência de 35 MPa aos 28 dias,
encontram-se na faixa de 95 a 215 kg/m3, valores esses inferiores aos do
concreto de referência, 307 kg/m3. A tabela 5.7 e figura 5.12 apresentam o
consumo de cimento para o nível de resistência de 55 MPa, aos 91 dias, os
consumos de cimento variaram de 140 a 281 kg/m3, valores abaixo do concreto
de referência, 417 kg/m3.
xcix
0
65
130
195
260
325
RE
F
35E3
00
70E3
00
35E5
00
70E5
00
35E7
00
70E7
00
Con
sum
o de
cim
ento
(kg/
m3)
FIGURA 5.11 - Consumo de cimento para o nível de resistência de 35 MPa aos
28 dias.
0
85
170
255
340
425
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
Con
sum
o de
cim
ento
(kg/
m3)
FIGURA 5.12 - Consumo de cimento para o nível de resistência de 55 MPa aos
91 dias.
c
Na tabela 5.8, são apresentados os valores de penetração total, índice
médio de penetração de cloreto e índice de penetração unitária para o nível de
resistência de 35 MPa aos 28 dias. Verifica-se, em relação ao concreto de
referência, que, para o teor de escória de 35%, o aumento na finura, de 300
para 500 m2/kg, aumentou de 28% na idade de 28 dias.
A figura 5.13, apresenta os valores de penetração total de cloreto, para o
nível de resistência de 35 MPa aos 28 dias.
Na finura de 700 m2/kg, em relação à de 300 m2/kg, o acréscimo de
penetração de cloreto para essa mesma idade foi de 61%.
Nas misturas compostas com 70% de escória, o acréscimo de penetração
de cloreto, quando a finura da escória passou de 300 para 500 m2/kg, foi de
78% na idade de 28 dias. Para a finura de 700 m2/kg, em relação à de 300
m2/kg, o acréscimo de penetração de cloreto para essa idade foi de 130%.
0
640
1280
1920
2560
3200
Pen
etra
ção
de C
lore
to
(Cou
lom
bs)
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
FIGURA 5.13 - Penetração de cloreto total para nível de resistência de 35 MPa
aos 28 dias.
ci
Na figura 5.14, são apresentados os valores de índice médio de
penetração de cloreto, para o nível de resistência de 35 MPa aos 28 dias.
Adotando como referência a mistura composta com escória na finura
Blaine de 300 m2/kg e teor de substituição de 35%, o aumento na finura de 300
para 500 m2/kg, resultou em acréscimo de índice médio de penetração de
cloreto de 27% na idade de 28 dias. Nessa mesma idade, quando a finura
variou de 300 para 700 m2/kg, o acréscimo de índice médio de penetração de
cloreto foi de 60%.
Utilizando-se como referência a mistura contendo 70% de escória na
finura Blaine de 300 m2/kg, a variação na finura de 300 para 500 m2/kg resultou
em acréscimo de índice médio de penetração de cloreto de 78% na idade de
28 dias. Para essa mesma idade, quando a finura variou de 300 para 700
m2/kg, o acréscimo foi de 230%.
Para a escória com finura de 300 m2/kg, o aumento no teor de
substituição, de 35% para 70%, provocou decréscimo de índice médio de
penetração de cloreto de 233% .
Quando se analisou a finura de 500 m2/kg, o aumento no teor de
substituição resultou em decréscimo de 167%, na idade de 28 dias, e, para a
finura de 700 m2/kg, esse decréscimo foi de 163%.
cii
0
0,4
0,8
1,2
Índi
ce m
édio
de
pene
traçã
o de
clo
reto
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
FIGURA 5.14 - Índice médio de penetração total de cloreto, para o nível de
resistência de 35 MPa aos 28 dias.
Quando se analisou a finura de 500 m2/kg, o aumento no teor de
substituição resultou em decréscimo de 167%, na idade de 28 dias, e, para a
finura de 700 m2/kg, esse decréscimo foi de 163%.
TABELA 5.8 – Penetração total de cloreto, índice de penetração médio e
penetração unitária para o nível de resistência de 35 MPa aos 28 dias.
Série REF 35E300 70E300 35E500 70E500 35E700 70E700Cl-28 –
(C) 3078 1929 828 2477 1472 3114 1909
Icl-28 1 0,63 0,27 0,80 0,48 1,01 0,62 Icl-u
28 1 0,89 0,63 1,23 1,40 1,67 2,00
Os resultados de penetração unitária de cloreto são também
apresentados na tabela 5.8 e figura 5.15. A penetração unitária de cloreto
corresponde à relação entre a penetração de cloreto do concreto com adição
ciii
mineral dividida pelo consumo de cimento e a penetração de cloreto do
concreto de referência dividida pelo seu correspondente consumo de cimento.
0
0,5
1
1,5
2
Pen
etra
ção
unitá
ria
de c
lore
to
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
FIGURA 5.15 - Penetração unitária de cloreto para o nível de resistência de 35 MPa aos 28 dias.
Observa-se que na escória com finura de 300 m2/kg, o aumento no teor
de substituição de 35% para 70%, apresentou decréscimo de 29% na
penetração unitária de cloreto.
Quando a finura foi de 500 m2/kg, o aumento no teor de substituição
resultou em acréscimo de 14%, na idade de 28 dias, e, para a finura de 700
m2/kg, esse acréscimo foi de 20%.
Para um mesmo teor de substituição de escória, 35%, o aumento na
finura, de 300 para 500 m2/kg, resultou em acréscimos de penetração unitária
de cloreto de 38%, na idade de 28 dias. Para o teor de substituição de 70%,
esse acréscimo foi de 122%.
Na finura da escória de 700 m2/kg e teor de substituição de 35%, os
acréscimos de penetração unitária de cloreto, em relação à escória com finura
de 300 m2/kg, foram de 88%. Para o teor de substituição de 70%, esse
acréscimo foi de 317%.
civ
Na tabela 5.9 são apresentados os valores de penetração total de cloreto,
índice de penetração médio e penetração unitária para o nível de resistência de
55 MPa, aos 91 dias de idade.
TABELA 5.9 – Penetração de cloreto para resistência à compressão de 55 MPa aos 91 dias.
Série REF 35E300 70E300 35E500 70E500 35E700 70E700
Cl-91 – (C) 1667 896 435 1155 621 1767 690 Icl-91 1 0,54 0,26 0,69 0,37 1,06 0,41
Icl-u 91 1 0,80 0,74 1,12 1,07 1,92 1,23
A figura 5.16, apresenta os valores de penetração total de cloreto, para o
nível de resistência de 55 MPa aos 91 dias.
0
400
800
1200
1600
Pen
etra
ção
de
Clo
reto
(Cou
lom
bs)
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
FIGURA 5.16 - Penetração de cloreto total para o nível de resistência de 55
MPa aos 91 dias.
Analisando a tabela 5.9, verifica-se que nas misturas compostas com 35%
de escória, em relação à mistura de referência, a penetração de cloreto com o
aumento da finura, de 300 para 500 m2/kg, acarretou acréscimo de 29% na
cv
idade de 91 dias. Na finura de 700 m2/kg, em relação à de 300 m2/kg, o
acréscimo de penetração de cloreto para essa mesma idade foi de 97%.
Nas misturas compostas com 70% de escória, em relação à mistura de
referência, o acréscimo de penetração de cloreto, quando a finura da escória
passou de 300 para 500 m2/kg, foi de 43% na idade de 91 dias. Para a finura
de 700 m2/kg, em relação à de 300 m2/kg, os acréscimos de penetração de
cloreto para essa idade foram de 59%.
Adotando como referência a mistura composta com escória na finura
Blaine de 300 m2/kg e teor de substituição de 35%, o aumento na finura, de
300 para 500 m2/kg, resultou em acréscimo de índice médio de penetração de
cloreto de 28% na idade de 91 dias. Nessa mesma idade, quando a finura
variou de 300 para 700 m2/kg, o acréscimo de índice médio de penetração de
cloreto foi de 96%.
Utilizando-se como referência a mistura contendo 70% de escória na
finura Blaine de 300 m2/kg, a variação na finura, de 300 para 500 m2/kg,
resultou em acréscimos de índice médio de penetração de cloreto de 42% na
idade de 91 dias. Para essa mesma idade, quando a finura variou de 300 para
700 m2/kg, o acréscimo foi de 58%.
Para a escória com finura de 300 m2/kg, o aumento no teor de
substituição de 35% para 70%, provocou decréscimo de 208% de índice médio
de penetração de cloreto.
Quando se analisou a finura de 500 m2/kg, o aumento no teor de
substituição resultou em decréscimo de 186% na idade de 91 dias, e para a
finura de 700 m2/kg, esse decréscimo foi de 258%.
cvi
Na figura 5.17, são apresentados os valores de índice médio de
penetração de cloreto, para o nível de resistência de 55 MPa aos 91 dias.
0
0,4
0,8
1,2
Índi
ce m
édio
de
pene
traçã
o de
clo
reto
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
FIGURA 5.17 - Índice médio de penetração total de cloreto, para o nível de
resistência de 55 MPa aos 91 dias.
A tabela 5.9 e figura 5.18 apresentam também os resultados de
penetração unitária de cloreto, nos quais se observa que a escória com finura
de 300 m2/kg, e aumento no teor de substituição de 35% para 70%, apresentou
decréscimo de 8% na penetração unitária de cloreto.
Quando a finura foi de 500 m2/kg, o aumento no teor de substituição
resultou em decréscimo de 4% na idade de 91 dias, e, para a finura de 700
m2/kg, esse decréscimo foi de 36%.
Para um mesmo teor de substituição de escória, 35%, o aumento na
finura, de 300 para 500 m2/kg, resultou em acréscimo de 40% de penetração
unitária de cloreto, na idade de 91 dias. Para o teor de substituição de 70%,
esse acréscimo foi de 44%.
cvii
Na finura da escória de 700 m2/kg e teor de substituição de 35%, os
acréscimos de penetração unitária de cloreto, em relação à escória com finura
de 300 m2/kg, foi de 140%. Para o teor de substituição de 70%, esse acréscimo
foi de 166%.
0
0,5
1
1,5
2
Pen
etra
ção
unitá
ria d
e cl
oret
o
RE
F
35E3
00
70E3
00
35E5
00
70E5
00
35E7
00
70E7
00
FIGURA 5.18 - Penetração unitária de cloreto para o nível de resistência de 55
MPa aos 91 dias.
5.5 Teor de cloreto retido
Na tabela 5.10 e nas figuras 5.19 e 5.20, são apresentados os valores de
teor total e por kg de cimento, de cloreto retido nos concretos após o ensaio de
penetração de cloretos, aos 91 dias.
Pela análise destes resultados, constata-se que todas as misturas
compostas com 35% de escória e relações água/aglomerante de 0,50 e 0,65,
apresentaram maior fixação de ions cloreto do que o concreto de referência.
cviii
Assim ocorreu também nas misturas compostas com 35% e 70% de escória na
finura Blaine de 700 m2/kg, para as mesmas relações água/aglomerante.
O aumento no teor de substituição, de 35% para 70%, para todas as
finuras investigadas, diminuiu o teor total de cloreto retido por kg de
aglomerante.
O aumento na finura, para um mesmo teor de substituição e relação
água/aglomerante, resultou em acréscimo no teor de cloreto retido por kg de
aglomerante.
Tomando como referência a mistura com escória na finura Blaine de 300
m2/kg e 35% de teor de substituição, o aumento na finura dessa mistura
resultou em acréscimos no teor de cloreto retido por kg de aglomerante que
variaram de 15% a 54 %. Para o teor de substituição de 70%, os acréscimos na
retenção de cloreto variaram de 7% a 104%.
Ocorre aumento no teor de cloreto retido por kg de cimento quando há
aumento no teor de substituição de escória, de 35% para 70%, assim como
com o aumento da finura desta, de 300 m2/kg para 700 m2/kg. Quando
comparados à mistura de referência, esses acréscimos variaram de 16% a
272%.
Tomando como referência a mistura contendo escória no teor de
substituição de 35% e finura Blaine de 300 m2/kg, o aumento na finura da
escória resultou em acréscimos na retenção de cloretos por kg de cimento que
variaram de 15,4% a 24,2%.
Para o teor de substituição de 70% o aumento na finura da escória
resultou em acréscimos na retenção de cloreto que variaram de 24,9% a 105,6
%.
O teor crítico de 0,4% de cloreto por kg de cimento, tido como parâmetro
entre os pesquisadores da área, foi cumprido apenas para a mistura composta
com 70% de escória com finura Blaine de 300 m2/kg e relação
água/aglomerante de 0,35.
cix
0
15
30
45
60
75
clor
eto
retid
o no
ag
lom
eran
te (m
mol
/kg)
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
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500
35E
700
70E
700
0,350,50,65
FIGURA 5.19 - Teores de cloretos totais retidos no aglomerante aos 91 dias.
0
30
60
90
120
150
Clo
reto
retid
o no
cim
ento
(mm
ol/k
g)
RE
F
35E
300
70E
300
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500
70E
500
35E
700
70E
700
0,350,50,65
FIGURA 5.20 - Teores de cloretos totais retidos no cimento aos 91 dias.
A figura 5.21 apresenta a relação entre penetração total de cloretos, em
Coulombs, e o teor de cloretos totais retidos nas misturas investigadas, na
idade de 91 dias e relações água/aglomerante de 0,35, 0,50 e 0,65.
cx
Na análise dessa figura, observa-se que existe uma boa correlação, 74%,
entre a penetração de cloretos em Coulombs e o teor de cloretos retidos. Isso
permite afirmar que o ensaio proposto pela ASTM C1202 de penetração de
cloretos estima com segurança o teor de retenção de cloretos totais e pode ser
considerado com um parâmetro confiável na determinação da quantidade total
de cloretos retidos no concreto. Portanto, a corrente passante, em Coulombs,
que além dos cloretos determina o fluxo iônico, estabelece satisfatoriamente a
quantidade total de cloretos que ficam retidos no concreto. Esse fato foi
também constatado por ISAIA (1995) e CERVO(2001).
y = 36,787x + 19,45R2 = 74%
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 10 20 30 40 50 60 70
Cloreto Retido (mmol/kg)
Pen
etra
ção
de C
lore
to
(Cou
lom
bs)
REF35E30070E30035E50070E50035E70070E700
FIGURA 5.21 - Relação entre penetração total de cloretos, em Coulombs, e o teor de cloretos totais retidos.
cxi
TABELA 5.10 – Alcalinidade, teor de cloreto retido e relação iônica Cl-/OH-, aos
91 dias.
Misturas a/ag pH Cl- total retido mmol/kg de aglomerante
Cl- retido mmol/kg
de cimento
OH mmol/kg Cl-/OH-
0,35 12,59 31,72 31,72 38,90 0,82 REF 0,50 12,57 34,20 34,20 37,15 0,92
0,65 12,56 39,15 39,15 36,30 1,08 0,35 12,55 19,77 30,41 35,48 0,56
35E300 0,50 12,54 38,31 58,94 34,67 1,10 0,65 12,52 52,17 80,26 33,11 1,58 0,35 12,48 12,35 41,16 30,20 0,41
70E300 0,50 12,46 18,50 61,67 28,84 0,64 0,65 12,45 26,40 88,00 28,18 0,94 0,35 12,51 23,94 36,8 32,36 0,74
35E500 0,50 12,50 44,22 68,00 32,35 1,37 0,65 12,49 63,10 97,07 31,62 2,00 0,35 12,48 15,42 51,40 30,20 0,51
70E500 0,50 12,45 19,86 66,2 28,18 0,70 0,65 12,43 31,67 105,57 26,92 1,18 0,35 12,55 27,89 42,9 35,48 0,83
35E700 0,50 12,52 58,87 90,57 33,11 1,78 0,65 12,51 64,79 99,68 32,36 2,05 0,35 12,35 21,57 71,90 22,39 0,96
70E700 0,50 12,14 37,81 126,00 13,80 2,74 0,65 12,07 43,73 145,77 11,75 3,72
5.5.1 Relação Cl-/OH-
Para uma melhor análise das diferentes misturas, determinaram-se a
alcalinidade e a relação iônica de cada um dos concretos na idade de 91 dias.
cxii
Estes resultados são apresentados na tabela 5.10 e figura 5.22, nos quais se
observa que, das dezoito misturas investigadas com escória, onze
apresentaram relação Cl-/OH- maior que o traço de referência.
Os menores valores foram alcançados com a relação a/ag 0,35, pelas
misturas com escória nas finuras de 300 m2/kg e 500 m2/kg e teor de
substituição de 70% e 35%, respectivamente.
Nas misturas com escória na finura de 700 m2/kg, o acréscimo no teor de
adição aumentou a relação Cl-/OH-. Esse aumento da relação iônica pode ser
explicado pelo maior consumo de CH à medida que aumenta o teor de escória
na mistura. No caso das misturas com 70% de escória, o decréscimo na
alcalinidade, em relação à mistura de referência, também contribui para o
aumento da relação Cl-/OH-.
Quando se utiliza escória com finura crescente, 300 m2/kg, 500 m2/kg e
700 m2/kg, há um aumento na relação Cl-/OH-.
Os resultados encontrados demonstram a importância que a variação na
relação Cl-/OH- dos concretos com adição mineral exerce sobre a proteção do
aço, sendo decrescentes com o aumento do teor de adição, com exceção das
misturas na finura de 700 m2/kg; esses resultados foram na maioria inferiores
aos do concreto de referência.
00,5
11,5
22,5
33,5
4
Rel
ação
iôni
ca C
l/OH
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
0,350,5
0,65
FIGURA 5.22 - Relação iônica Cl-/OH- aos 91 dias.
cxiii
5.6 Análise dos resultados de solução aquosa dos poros
Na tabela 5.11 e figura 5.23, são apresentados os resultados da
composição da solução aquosa das misturas aglomerantes investigadas.
0
33
66
99
132
165
Solu
ção
aquo
sa d
os
poro
s
RE
F
35E3
00
70E3
00
35E5
00
70E5
00
35E7
00
70E7
00
Na
Ca
SO4
K
OH
FIGURA 5.23 - Solução aquosa dos poros aos 91 dias.
Observa-se nesses resultados alteração na composição, quando
comparada à mistura de referência, devido à substituição parcial do cimento
pela escória.
Com exceção da mistura composta com escória na finura Blaine de 300
m2/kg, em que, para o teor de substituição de 35%, apresentou maior
concentração de sódio que a de referência, e para o teor de substituição de
70% essa concentração foi menor, as demais misturas investigadas
apresentaram valores de Na2+ muito próximos daquele do concreto de
cxiv
referência. Contudo, todas as misturas investigadas apresentaram menor teor
de K+ que o concreto de referência. Esse resultado está de acordo com SHI et
al (1998) que citam que a substituição de cimento por escória conduz a uma
diminuição no teor de K+.
Há redução no teor de equivalente alcalino em sódio com o aumento no
teor de substituição de escória, de 35% para 70%. O valor mais baixo, 3,06 g/l,
foi obtido para a menor finura da escória, 300 m2/kg, sendo que para esse teor
de substituição de escória, 70%, o aumento na finura resultou em acréscimos
no equivalente alcalino em sódio. Embora a escória também contenha álcalis, a
substituição do cimento por esse material é efetiva na redução do equivalente
alcalino em sódio.
Ocorre também redução nos teores de sulfato e hidroxilas com o aumento
no teor de substituição. Ainda assim, os valores de pH nessa idade de ensaio,
91 dias, são elevados, adequados para prover condições de passivação das
armaduras.
A concentração de Ca2+ diminuiu com o aumento da finura da escória.
Entretanto, para a escória na finura Blaine de 300 m2/kg e teores de
substituição de 35% e 70%, os valores são muito superiores àquele de
referência, sendo esse fato atribuído à cal proveniente da escória.
TABELA 5.11 - Análise da solução aquosa dos poros, para relação a/ag 0,50
aos 91 dias.
Análise da solução dos poros, Mmol/l Mistura pH
Na+ K+ Ca+ SO42- OH-
REF 13,21 35,2 184,2 1,35 1,77 162,2 30E300 13,11 35,7 135,6 2,32 1,34 128,8 70E300 12,83 33,1 65,7 2,52 0,321 67,6 35E500 13,06 44,8 129,2 1,65 0,972 114,8 70E500 13,01 29,2 82,1 1,67 0,434 102,3 35E700 13,11 33,1 130,2 1,22 0,451 128,8 70E700 12,90 32,6 83,1 1,12 0,142 79,4
cxv
Na tabela 5.12, são apresentados os valores de condutividade elétrica
das soluções dos poros, calculados a partir da equações apresentadas por SHI
et al (1998). Essa mesma tabela apresenta os valores de Na2Oeq.
Nos resultados obtidos, observa-se que todas as misturas investigadas
apresentaram valores de condutividade específica menores do que os da
mistura de referência. Para todas as finuras investigadas, o aumento no teor de
escória resultou em decréscimo na condutividade específica. O valor mais
baixo, 1,67 ohm–1, foi obtido para a mistura composta com 70 % de escória na
finura Blaine de 300 m2/kg.
TABELA 5.12 - Na2Oeq, condutividade elétrica e condutividade elétrica relativa
para relação a/ag 0,50 aos 91 dias.
Mistura Na2Oeq Condutividade Elétrica (ohm-1)
Condutividade Elétrica Relativa (%)
REF 6,80 3,53 100 30E300 5,30 2,91 82,6 70E300 3,06 1,67 47,3 35E500 5,39 2,69 76,3 70E500 3,45 2,26 63,9 35E700 5,06 2,82 80,0 70E700 3,59 1,90 53,9
As figuras 5.24 e 5.25 ilustram os resultados de condutividade elétrica e
condutividade elétrica relativa.
cxvi
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
RE
F
35E
300
70E
300
35E
500
70E
500
35E
700
70E
700
Con
dutiv
idad
e el
étric
a (o
hm-1
)
FIGURA 5.24 - Condutividade elétrica, em ohm-1, para relação a/ag 0,50 aos 91
dias.
0
20
40
60
80
100
120
REF
35E3
00
70E3
00
35E5
00
70E5
00
35E7
00
70E7
00
Con
dutiv
idad
e el
étric
a (o
hm-1
)
FIGURA 5.25 - Condutividade elétrica, em %, para relação a/ag 0,50 aos 91
dias.
5.7 Integração dos resultados
cxvii
5.7.1 Resistência à compressão versus penetração de cloreto
Com o objetivo de analisar a evolução da penetração de cloretos com o
desenvolvimento da resistência à compressão, tornou-se necessário construir o
gráfico da figura 5.26 que apresenta a correlação entre a resistência à
compressão e a penetração de ions cloretos.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0
Resistência mecânica (MPa)
Pen
etra
ção
de C
lore
to (C
oulo
mbs
)
REF
35E300
70E300
35E500
70E500
35E700
70E700
FIGURA 5.26 - Resistência à compressão versus penetração de cloreto.
Na observação da figura 5.26, verifica-se que há maior preponderância da
relação água/aglomerante na resistência que na penetração a cloreto.
Para um mesmo nível de resistência, diferentes resultados de penetração
de cloreto são obtidos. Com o aumento da finura da escória e a diminuição no
percentual de substituição, a penetração de cloreto aumenta para o mesmo
nível de resistência. Observa-se a ocorrência de diminuição na corrente
passante com o aumento da resistência.
cxviii
5.7.2 Penetração de cloreto versus solução aquosa dos poros
Com o intuito de constatar a relação existente entre a penetração de
cloretos e as modificações que ocorrem na solução aquosa dos poros, foram
construídas as figuras 5.27 e 5.28, que apresentam a correlação linear
existente entre os resultados obtidos, na idade de cura de 91 dias e relação
água/aglomerante de 0,50.
Para análise dos gráficos, verifica-se que existe boa correlação entre os
valores obtidos nos ensaios de penetração de cloretos e aqueles da solução
aquosa dos poros, fato também observado por CERVO (2001) e de acordo
com os relatos de TALBOT (1995) e McCARTES et al. (2000).
Na figura 5.28, verifica-se uma correlação de 87% entre os valores de
penetração de ions cloretos, em Coulombs, e de condutividade específica da
solução dos poros. Isso significa que os resultados de penetração de cloretos
podem ser relacionados com as modificações que ocorrem na solução aquosa
dos poros.
Assim, observa-se redução nos valores de penetração de cloretos,
condutividade específica e no Na2Oeq, com o aumento no teor de escória, de
35% para 70%. Todavia, esses valores aumentam para esse mesmo teor de
substituição de escória, 70%, quando aumenta a finura da escória, embora
resulte em resistência mais elevada à compressão.
cxix
y = 0,0026x + 1,3802R2 = 94%
0,00
1,60
3,20
4,80
6,40
8,00
0 500 1000 1500 2000 2500
Penetração de cloretos (Coulombs)
Na2
O e
quiv
alen
te (g
/l)
FIGURA 5.27 - Correlação entre o equivalente alcalino em sódio e a
penetração de ions cloreto, aos 91 dias.
y = 0,0012x + 1,0347R2 = 87%
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 500 1000 1500 2000 2500
Penetração de cloretos (Coulombs)
Con
dutiv
idad
e el
étric
a (o
hm)
Figura 5.28 - Correlação entre condutividade elétrica e penetração de ions cloreto, aos 91 dias.
cxx
CAPITULO VI – CONCLUSÕES
Esta pesquisa procurou responder aos questionamentos propostos,
mediante as discussões dos resultados encontrados e as referências
bibliográficas.
A utilização de escória de alto forno na produção do concreto mostra-se
eficiente na contribuição para a resistência à compressão e para a diminuição
dos problemas causados, pela necessidade de durabilidade das estruturas de
concreto, devido à ação de cloretos.
Analisando as misturas investigadas, observa-se que, para uma mesma
relação água/aglomerante, o aumento na finura da escória resultou em
acréscimos significativos na resistência à compressão. Assim, também, houve
diminuição dessa propriedade, com o aumento do teor de escória.
A mistura composta com 35% de escória, com finura Blaine de 700m2/kg,
apresentou o melhor desempenho, com índice médio de resistência à
compressão superior à da mistura de referência, na idade de 7 dias.
Para o teor de substituição de escória de 35%, o aumento na finura da
escória, de 300 m2/kg para 500 m2/kg, resultou em acréscimos médios na
resistência à compressão nas idades de 7, 28 e 91 dias, em relação à de
referência, de 27%, 9% e 16%, e para a finura de 700m2/kg, de 45%, 17% e
28%.
Quando se toma como referência a mistura contendo 70% de escória na
finura Blaine de 300 m2/kg, a variação da finura de 300 m2/kg para 500 m2/kg,
resultou em acréscimos médios de resistência de 86%, 47% e 20%, nas idades
de 7, 28 e 91 dias. Para essas mesmas idades, quando a finura variou de 300
m2/kg para 700 m2/kg, os acréscimos médios foram 114%, 5% e 30%.
Todas as misturas contendo escória apresentaram valores de resistência
unitária mais elevados do que o concreto de referência, sendo tanto maiores
quanto maior o teor de substituição. Com relação à mistura de referência,
cxxi
aquela contendo 70% de escória com finura Blaine de 300 m2/kg, apresentou
acréscimos nas idades de ensaio de 49%, 97% e 142%. Para o mesmo teor de
substituição, e finura de 500 m2/kg e 700 m2/kg, os acréscimos foram de 145%,
179%, 185% e 187%, 202% e 215%, respectivamente.
Consegue-se atingir o nível de resistência de 35 MPa aos 28 dias, com
misturas compostas com 95 kg de cimento e 223 kg de escória com finura
Blaine de 700 m2/kg. Com essa mesma escória, atinge-se o nível de resistência
de 55 MPa com uma mistura composta com 140 kg de cimento e 326 kg de
escória, apresentando a mesma consistência do concreto de referência.
As misturas contendo escória, quando comparadas à de referência,
apresentaram redução na penetração de cloretos, tendo a mistura composta
com 70% de escória, com finura Blaine de 300 m2/kg, apresentado o melhor
desempenho. Entretanto, o aumento na finura da escória resultou em
acréscimos na corrente passante, tanto maior quanto maior a finura da escória.
Para uma mesma finura da escória, o aumento no teor de substituição, de
35% para 70%, embora diminua a resistência à compressão, diminui também a
penetração de cloretos.
Com relação à retenção de cloretos, verifica-se que, com o aumento do
teor de substituição, de 35% para 70%, para todas as finuras investigadas,
diminuiu o teor total de cloreto retido por kg de aglomerante. O aumento na
finura, para um mesmo teor de substituição e relação água/aglomerante,
resultou em acréscimo no teor de cloreto retido por kg de aglomerante.
Constatou-se boa correlação entre a penetração de cloretos em
Coulombs e o teor total de cloretos retidos, o que permite afirmar que o teste
da ASTM C 1202 estima com segurança o teor de retenção de cloretos totais.
Para um mesmo teor de substituição de escória, verifica-se que a relação
Cl-/OH- aumenta com o aumento da finura da escória.
Dos resultados da composição aquosa dos poros, constata-se que ocorre
redução no teor de equivalente alcalino em sódio, com o aumento no teor de
substituição de escória, de 35% para 70%. O valor mais baixo, 3,06 g/l, foi
obtido para a menor finura da escória, 300 m2/kg, Para o teor de substituição
cxxii
de escória de 70%, o aumento na finura resultou em acréscimos no equivalente
alcalino em sódio.
Todas as misturas contendo escória apresentaram menores valores de
condutividade elétrica do que a mistura de referência. Do mesmo modo, em
todas as finuras investigadas, o aumento do teor de escória resultou em
decréscimo na condutividade elétrica. O valor mais baixo foi obtido para a
mistura contendo 70% de escória na finura Blaine de 300 m2/kg.
Analisando-se conjuntamente os resultados de penetração de cloretos e
condutividade elétrica, verifica-se correlação entre essas duas propriedades,
que foi de 87%, o que significa que existe uma correlação satisfatória,
podendo-se dizer que o ensaio da ASTM C 1202 é válido para determinar a
penetração de cloretos no concreto.
Conclui-se das análises anteriores que a penetração de cloretos é afetada
positivamente com o aumento do teor de substituição de escória e
negativamente com o aumento da finura.
Espera-se que esta dissertação contribua para reafirmar as
potencialidades dos concretos com escória de alto forno, em obras correntes,
oportunizando a adequação qualidade/desempenho, sob o ponto de vista
técnico, e a maior relação custo/benefício, sob a ótica tanto econômica quanto
social.
SUGESTÕES PARA CONTINUIDADE DA PESQUISA
Para uma melhor compreensão e conclusão sobre a influência da finura
e do teor de escória na propriedade estudada, penetração de cloreto, sugere-
se a realização de ensaios de porosimetria. A partir desses ensaios pode-se
avaliar a estrutura de poros e verificar as mudanças que ocorrem, em relação
ao concreto de referência, com a variação no teor de escória, assim como com
a finura desta, e verificar correlações com os ensaios de penetração de
cloretos e condutividade elétrica, no sentido de uma melhor compreensão do
fenômeno.
cxxiii
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___.Agregados para Concreto: NBR 7211. Rio de Janeiro, 1993
cxxiv
___.Agregados Graúdo - Determinação do Índice de Forma pelo Método do Paquímetro: NBR 7809. Rio de Janeiro, 1983.
___.Agregados - Determinação da Composição Granulométrica: NBR
7217. Rio de Janeiro, 1987. ___.Agregados - Determinação da Massa Específica de Agregados
Miúdos por Meio do Frasco de Chapman: NBR 9776. Rio de Janeiro, 1987.
___.Agregados - Determinação da Absorção e da Massa Específica do
Agregado Graúdo: NBR 9937. Rio de Janeiro, 1987. ___.Análise Química de Cimento Portland - Determinação de Perda ao
Fogo: NBR 5743. Rio De Janeiro, 1989. ___. Cimento portland determinação do resíduo insolúvel; NBR-
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potássio por fotometria de chama; NBR-5747/89. Rio de Janeiro, 1991.
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Massa Específica: NBR 6474. Rio de Janeiro, 1984. ___.Cimento Portland e Outros materiais em Pó - Determinação da
Área Específica: NBR 7224. Rio de Janeiro, 1984.
cxxv
___.Cimento Portland de Alta Resistência Inicial: NBR 5733. Rio de Janeiro, 1980.
___.Cimento Portland - Determinação da água da Pasta de
Consistência Nornal: NBR 11580. Rio de Janeiro, 1991. ___.Cimento Portland - Determinação da Resistência à Compressão:
NBR 7215. Rio de Janeiro 1991. ___.Determinação da Consistência do Concreto pelo Abatimento do
Tronco de Cone - Ensaio de Abatimento: NBR 7223. Rio de Janeiro, 1982.
___.Materiais Pozolânicos - Especificação: NBR 12653. Rio de Janeiro,
1992. ___.Moldagem e Cura dos Corpos de Prova de Concreto Cilíndricos e
Prismáticos: NBR 5738. Rio de Janeiro, 1984. ___ Ensaio de Compressão de Corpos de Prova Cilíndricos de
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cxxxiii
ANEXO A
TABELA 1A - Seqüência de moldagem.
TABELA 2A - Resultados dos ensaios de resistência à compressão axial.
TABELA 3A - Quantidade me materiais por m3 de concreto.
TABELA 4A - Coeficientes da Curva de Abrams, para o consumo de
aglomerantes aos 91 dias.
TABELA 5A - Correlações entre a resistência e a relação
água/aglomerante, aos 7 dias.
TABELA 6A - Correlações entre a resistência e a relação
água/aglomerante, aos 28 dias.
TABELA 7A - Correlações entre a resistência e a relação
água/aglomerante, aos 91 dias.
TABELA 8A - Correlações entre a penetração a cloretos e a relação a/ag,
e a resistência à compressão aos 28 dias.
TABELA 9A - Correlações entre a penetração a cloretos e a relação
a/cimento, e a resistência à compressão, aos 91 dias.
TABELA 10A - Resultados dos ensaios de penetração a cloretos.
cxxxiv
TABELA 1A - Seqüência de moldagem
N° N° da mistura Tipo de mistura Relações a/ag 01 1a Traço de referência 0,35; 0,50 e 0,65 02 2a Escória 300 (35%) 0,35; 0,50 e 0,65 03 3a Escória 300 (70%) 0,35; 0,50 e 0,65 04 4a Escória 500 (35%) 0,35; 0,50 e 0,65 05 5a Escória 500 (70%) 0,35; 0,50 e 0,65 06 6a Escória 700 (35%) 0,35; 0,50 e 0,65 07 7a Escória 700 (70%) 0,35; 0,50 e 0,65
TABELA 2A - Resultados dos ensaios de resistência à compressão axial.
Série a/ag fc7 (MPa) fc28 (MPa) fc91 (MPa)
0,35 52,4 62,5 65,4 REF 0,50 38,2 44,3 49,1
0,65 27,7 31,0 33,7 0,35 52,2 56,9 61,7
35E300 0,50 29,7 43,0 48,2 0,65 15,0 27,8 30,7 0,35 34,0 42,6 50,3
70E300 0,50 15,2 27,6 39,2 0,65 8,2 14,5 20,9 0,35 55,7 64,0 65,7
35E500 0,50 35,7 44,7 51,9 0,65 22,6 30,8 41,0 0,35 35,6 49,0 54,1
70E500 0,50 28,2 34,5 42,4 0,65 22,0 29,2 32,5 0,35 58,9 66,0 73,8
35E700 0,50 42,4 48,1 57,7 0,65 27,0 34,6 44,5 0,35 44,5 53,8 58,6
70E700 0,50 32,8 38,3 43,7 0,65 24,1 30,7 35,6
cxxxv
TABELA 3A - Quantidade de materiais por m3 de concreto.
Série
a/ag
CP kg/m3
E300 kg/m3
E500 kg/m3
E700 kg/m3
Água dm3/m3
Aditivo dm3/m3
Ag. Miúdo kg/m3
Ag. Graúdo kg/m3
0,350 488,40 − − − 155,40 7,32 698,41 1010,99REF 0,500 359,11 − − − 163,23 − 804,41 991,14
0,650 283,94 − − − 167,78 − 866,02 979,59 0,350 317,46 170,94 − − 155,45 8,55 688,64 1010,98
35E300 0,500 233,42 125,69 − − 163,67 − 790,75 991,14 0,650 184,56 99,38 − − 163,32 − 854,94 979,02 0,350 146,52 341,88 − − 154,92 4,88 688,64 1010,99
70E300 0,500 107,73 251,38 − − 163,26 − 790,76 991,14 0,650 85,18 198,76 − − 163,84 − 854,97 979,06 0,350 317,46 − 170,94 − 146,13 9,08 688,64 1010,99
35E500 0,500 233,42 − 125,69 − 157,45 − 790,76 991,14 0,650 184,56 − 99,38 − 160,10 − 854,94 979,02 0,350 146,52 − 341,88 − 154,92 4,88 688,64 1010,97
70E500 0,500 107,73 − 251,38 − 155,41 − 790,78 991,17 0,650 85,18 − 198,76 − 160,64 − 854,97 979,06
0,350 317,46 − − 170,94 155,45 7,33 688,64 1010,9835E700 0,500 233,42 − − 125,69 160,71 − 790,76 991,14
0,650 184,56 − − 99,38 160,96 − 854,97 979,06 0,350 146,52 − − 341,88 154,92 6,09 688,64 1010,99
70E700 0,500 107,73 − − 251,38 163,26 − 790,76 991,14 0,650 85,18 − − 198,76 162,13 − 854,94 979,03
cxxxvi
TABELA 4A - Coeficientes da Curva de Abrams, para o consumo de
aglomerantes aos 91 dias.
Idade Série 91 dias
A B R REF-35 REF-50 908,500 6,097 - 0,99 REF-65 35E335 35E350 908,500 6,097 - 0,99 35E365 70E335 70E350 908,500 6,097 - 0,99 70E365 35E535 35E550 908,500 6,097 - 0,99 35E565 70E535 70E550 908,500 6,097 - 0,99 70E565 35E735 35E750 908,500 6,097 - 0,99 35E765 70E735 70E750 908,500 6,097 - 0,99 70E765
cxxxvii
TABELA 5A - Correlações entre a resistência e a relação água/aglomerante, aos 7 dias.
a/ag Série
0,35 0,50 0,65 Correlação
REF 52,4 38,2 27,7 -0,996281 35E300 52,2 29,7 15 -0,992752 70E300 34 15,2 8,2 -0,966859 35E500 55,7 35,7 22,6 -0,988982 70E500 35,6 28,2 22 -0,998704 35E700 58,9 42,4 27 -0,999801 70E700 44,5 32,8 24,1 -0,996415
TABELA 6A - Correlações entre a resistência e a relação água/aglomerante,
aos 28 dias.
a/ag. Série
0,35 0,50 0,65 Correlação
REF 62,5 44,3 31,0 -0,995991 35E300 56,9 43 27,8 -0,999667 70E300 42,6 27,6 14,5 -0,999238 35E500 64 44,7 30,8 -0,995619 70E500 49 34,5 29,2 -0,965849 35E700 66 48,1 34,6 -0,996743 70E700 53,8 38,3 30,7 -0,981059
TABELA 7A - Correlações entre a resistência e a relação água/aglomerante,
aos 91 dias.
a/ag. Série
0,35 0,50 0,65 Correlação
REF 65,4 49,1 33,7 -0,999865 35E300 61,7 48,2 30,7 -0,997236 70E300 50,3 39,2 20,9 -0,990151 35E500 65,7 51,9 41 -0,997710 70E500 54,1 42,4 32,5 -0,999301 35E700 73,8 57,7 44,5 -0,998371 70E700 58,6 43,7 35,6 -0,997433
cxxxviii
TABELA 8A - Correlações entre a penetração de cloretos e a relação água/cimento, e a resistência à compressão, aos 28 dias.
Coulombs Resistência
a/ag 0,35 0,5 0,65
A/Agl. X Coulombs
0,35 0,5 0,65
fc x Coulombs
REF 1740 2838 3189 0,958447 62,5 44,3 31,0 -0,980122 35E300 1007 2076 2975 0,998759 56,9 43 27,8 -0,997142 70E300 715 1028 1415 0,998143 42,6 27,6 14,5 -0,995006 35E500 1015 1736 2971 0,988686 64 44,7 30,8 -0,970331 70E500 959 1401 1917 0,999007 49 34,5 29,2 -0,953347 35E700 942 1793 3164 0,990995 66 48,1 34,6 -0,976971 70E700 977 1551 2273 0,997834 53,8 38,3 30,7 -0,966190
TABELA 9A - Correlações entre a penetração de cloretos e a relação
água/cimento, e a resistência à compressão, aos 91 dias.
Coulombs Resistência
a/ag 0,35 0,5 0,65 a/agl. x
Coulombs 0,35 0,5 0,65 fc x
Coulombs
REF 1389 2055 2314 0,969216 65,4 49,1 33,7 -0,973121
35E300 694 1275 1971 0,998651 61,7 48,2 30,7 -0,999749
70E300 455 606 884 0,985706 50,3 39,2 20,9 -0,999585
35E500 936 1475 2326 0,991707 65,7 51,9 41 -0,98074570E500 618 797 1057 0,994374 54,1 42,4 32,5 -0,989717
35E700 711 1537 2727 0,994611 73,8 57,7 44,5 -0,987075
70E700 665 982 1621 0,981612 58,6 43,7 35,6 -0,965426
cxxxix
TABELA 10A - Resultados dos ensaios de penetração de cloreto.
Série A/ag 28 d 91 d 0,35 1740 1389
REF 0,50 2838 2055 0,65 3189 2314 0,35 1007 694
35E300 0,50 1474 1275 0,65 2657 1971 0,35 715 455
70E300 0,50 1028 606 0,65 1415 884 0,35 1015 702
35E500 0,50 1736 1475 0,65 2971 2326 0,35 959 618
70E500 0,50 1401 797 0,65 1917 1057 0,35 1046 711
35E700 0,50 1793 1537 0,65 3164 2727 0,35 977 665
70E700 0,50 1551 982 0,65 2273 1621
cxl
ANEXO B
FIGURA 1B - Correlação entre resistências à compressão aos 7 dias
e relação a/ag para as misturas investigadas.
FIGURA 2B - Correlação entre resistências à compressão aos 28 dias
e relação a/ag para as misturas investigadas.
FIGURA 3B - Correlação entre resistências à compressão aos 91 dias
e relação a/ag para as misturas investigadas.
cxli
5
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
4 5
5 0
5 5
6 0
6 5
7 0
7 5
0,30
0
0,32
5
0,35
0
0,37
5
0,40
0
0,42
5
0,45
0
0,47
5
0,50
0
0,52
5
0,55
0
0,57
5
0,60
0
0,62
5
0,65
0
R e la ç ã o Á g u a /A g lo m e ra n te
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
R E F
3 5 E 3 0 0
7 0 E 3 0 0
3 5 E 5 0 0
7 0 E 5 0 0
3 5 E 7 0 0
7 0 E 7 0 0
FIGURA 1B - Correlação entre resistências à compressão aos 7 dias
e relação a/ag para as misturas investigadas.
cxlii
1 0
1 5
2 0
2 5
3 0
3 5
4 0
4 5
5 0
5 5
6 0
6 5
7 0
7 5
8 0
0,30
0
0,32
5
0,35
0
0,37
5
0,40
0
0,42
5
0,45
0
0,47
5
0,50
0
0,52
5
0,55
0
0,57
5
0,60
0
0,62
5
0,65
0
R e la ç ã o Á g u a /A g lo m e ra n te
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
R E F
3 5 E 3 0 0
7 0 E 3 0 0
3 5 E 5 0 0
7 0 E 5 0 0
3 5 E 7 0 0
7 0 E 7 0 0
FIGURA 2B - Correlação entre resistências à compressão aos 28 dias e
relação a/ag para as misturas investigadas.
cxliii
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
0,30
0
0,32
5
0,35
0
0,37
5
0,40
0
0,42
5
0,45
0
0,47
5
0,50
0
0,52
5
0,55
0
0,57
5
0,60
0
0,62
5
0,65
0
Relação Água/Aglomerante
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
REF35E30070E30035E50070E50035E70070E700
FIGURA 3B - Correlação entre resistências à compressão aos 91 dias
e relação a/ag para as misturas investigadas.
