mendes 2009

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM GEOTECNIA E CONSTRUO CIVIL AVALIAO DAS PROPRIEDADES DE TRANSPORTE DE MASSA EM CONCRETOS CONTENDO ADIES MINERAIS MARCUS VINCIUS ARAJO DA SILVA MENDES D0007C09 GOINIA 2009 MARCUS VINCIUS ARAJO DA SILVA MENDES AVALIAO DAS PROPRIEDADES DE TRANSPORTE DE MASSA EM CONCRETOS CONTENDO ADIES MINERAIS Dissertao apresentada ao programa de Ps-Graduao em Geotecnia e Construo Civil da Universidade Federal de Gois para obteno do ttulo de mestre. rea de Concentrao: Construo Civil Orientador: Oswaldo Cascudo, Dr. Co-orientadora: Helena Carasek, Dra. D0007C09 GOINIA 2009 Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) GPT/BC/UFG M538a Mendes, Marcus Vincius Arajo da Silva. Avaliao das propriedades de transporte de massa contendo adies minerais [manuscrito] / Marcus Vincius Arajo da Silva Mendes. - 2009. 175 f. : figs, tabs. Orientador: Prof. Dr. Oswaldo Cascudo; Co-Orientadora: Dr Helena Carasek. Dissertao (Mestrado) Universidade Federal de Gois, Escola de Engenharia Civil, 2009. Bibliografia. Inclui lista de figuras, tabelas, abreviaturas e siglas, nomenclatura da qumica do cimento. Anexos. 1. Concreto - Durabilidade 2. Concreto - Adies mine-nerais 3. Concreto - Transporte de massa. I. Ttulo. CDU:624.012.45 Autorizamos a reproduo total ou parcial deste trabalho, para fins de estudo e pesquisa. Goinia, ------/------/------ Assinatura: e-mail: mvas.eng@gmail.com iii minha me, por ser uma guerreira e me apoiar sempre nos meus objetivos ivAGRADECIMENTOS A DEUS, que sempre guia meus passos me protegendo, iluminando e concedendo oportunidades. s mulheres da minha vida, minha me, minhas tias Nadi e Eneida, as quais foram as responsveis pela minha formao como pessoa e nos estudos. Aos meus orientadores Oswaldo Cascudo e Helena Carasek, pelo apoio, incentivo, sugestes e contribuies ao longo desta pesquisa. E tambm pela amizade e ateno dispensados a mim, o meu muitssimo obrigado. Universidade Federal de Gois, por ter me concedido uma oportunidade de estudar numa universidade pblica, gratuita e de qualidade. Ao Departamento e Controle Tcnico de Furnas Centrais Eltricas S.A., os seus diretores Rubens Bittencourt e Moacir A. Souza de Andrade. ANEEL, por meio de Furnas, pelo indispensvel apoio financeiro na pesquisa e pelo suporte financeiro na forma de bolsa de pesquisa. Aos engenheiros, Alexandre de Castro e Ricardo Barbosa; pela confiana depositada a mim, desde poca de estagirio. Maria Jesus Gomides (Ziza) pela sua eficincia na entrega dos relatrios e seu humor contagiante. Nicole pela sua ateno e pontualidade admirvel. Aos tcnicos do DCT.C, em especial aqueles que tornaram possvel a realizao da pesquisa, dentre eles: Edson mo de ona, Keldson, Luciano e Alosio. Ao meu tio irmo, Valdir, pelos exemplos de humildade e tranqilidade. Ao Carlos Roberto (Carlinhos), que me ajudou com suas idias de inventor, as quais foram teis para montagem dos aparatos de ensaio desta pesquisa. Ao amigo de infncia, sempre presente em minha vida, Marcell Alexandre. Ao amigo, Marcelo Batista, o qual foi um grande companheiro de estgio, em Furnas, e foi com certeza um grande companheiro, tambm, no mestrado. v Aos amigos e colegas que tive oportunidade de conhecer durante os 7 anos de vida acadmica, em especial: Carlos Eduardo, Matilde, Leonardo (banana), Ceclia, Ruiter, Wilson e Danilo. E, por fim, ao meu Pai, que apesar de termos passado poucos momentos juntos, os foram suficientes para am-lo. vi Entrega o teu caminho ao Senhor, confia nele, e ele tudo far Salmos 37:5 viiRESUMO A durabilidade das estruturas de concreto armado prejudicada pela ao deteriorante da penetrao de substncias na forma de gases, vapores e lquidos atravs de poros e fissuras. Sabe-se que a gua, tanto no seu estado puro ou com ons dissolvidos, como os cloretos, sulfato, dixido de carbono ou oxignio, pode comprometer a durabilidade das estruturas de concreto. Em estruturas de concreto armado localizadas em ambiente martimo como, por exemplo, as torres de energia elica, essa deteriorao pode ser mais intensa e acelerada. Diante disso, no presente trabalho foram analisados concretos com diferentes adies minerais (slica ativa e escria de alto-forno) e relaes gua/aglomerante (0,35; 0,45 e 0,55), tendo como objetivo principal verificar se a parte interna e o cobrimento do concreto exercem algum efeito nos mecanismos de transporte e, se o efeito da carbonatao (somente para concretos de relao a/g igual a 0,55) na camada superficial do concreto relevante a ponto de dificultar a entrada de agentes agressivos no concreto. Para isso, foram realizados os seguintes ensaios para avaliar o transporte de massa no concreto: absoro de gua por capilaridade (NBR 9779:1995), penetrao de gua sob presso (NBR 10787:1994), permeabilidade ao ar (mtodo de Figg), penetrabilidade de cloretos (ASTM C 1202: 2009), ensaio de migrao em regime no estacionrio (NT BUILD 492:1999). Como resultado constatou-se que as adies minerais empregadas propiciaram de maneira geral uma melhoria dos concretos frente aos mecanismos de transporte de massa. Em uma das propriedades avaliadas, a saber, o coeficiente de difuso (migrao regime no estacionrio) dos concretos com o emprego de slica ativa e escria de alto-forno, esse foi reduzido drasticamente, em torno de 11 vezes para os concretos com relao a/ag igual a 0,55, quando comparado com os concretos sem adio mineral. Quanto regio do concreto, notou-se para algumas propriedades (absoro capilar, penetrao de gua sob presso, penetrabilidade de cloretos) que a regio interna comportou-se melhor, de maneira inesperada, que a regio do cobrimento. Diante dessa concluso, criou-se uma hiptese para tal comportamento que consistiu em afirmar que a parte interna composta por zonas de transio (interface agregado/pasta) expostas que facilitam a entrada de fluidos, gases e ons. J com relao ao efeito da carbonatao, esta afetou a absoro capilar e a permeabilidade ao ar. Os resultados levaram a explicar que a colmatao dos poros, advindos do produto (CaCO3) da carbonatao promoveu o refinamento dos poros, aumentando, assim, a fora capilar e, conseqentemente, o aumento da absoro capilar. No entanto, para permeabilidade ao ar esse efeito dificultou a passagem de ar atravs da camada superficial. Por ltimo, cabe destacar, que correlaes importantes foram obtidas entre os ensaios que avaliaram os mecanismos de transporte de massa, a saber, penetrabilidade de cloretos e absoro capilar, coeficiente de difuso (migrao regime no estacionrio) e absoro capilar, permeabilidade ao ar e penetrao de gua sob presso, penetrabilidade de cloreto e coeficiente de difuso. Palavras-chave: Concreto. Adies minerais. Slica ativa. Escria de alto forno. Absoro capilar. Permeabilidade. Coeficiente de difuso. Migrao regime no estacionrio. Penetrabilidade de cloretos. Mecanismo de transporte. viiiABSTRACT The durability of reinforced concrete structures is damaged by the degrading action of the penetration of substances in the form of gases, vapors and liquids through the pores and cracks. It is known that water both in its pure form or containing dissolved ions such as chloride, sulphate, carbon dioxide or oxygen ions, can compromise the durability of concrete structures. In reinforced concrete structures at the marine environment, for example, the towers of wind power plants, this degradation can be more intense and accelerated. Thus, in the present study were analyzed concretes with different mineral additions (silica fume, blast furnace slag) and water / binder ratios (0.35, 0.45 and 0.55), with the objective to verify if the inside and cover thickness of concrete have some effect on the mechanisms of transport and also the effect of carbonation (only for concrete with w/b equal to 0.55) in the surface layer of concrete is important enough to make dificult the entry of aggressive agents in concrete. For this, the following tests to evaluate the mass transport in concrete were performed: capillary water absorption (NBR 9779:1995), water penetration under pressure (NBR 10787:1994), air permeability (method Figg), penetrability of chloride ion (ASTM C 1202: 2009), non-steady-state migration test (NT BUILD 492:1999). As a result, it was found that the mineral addition used generally provided an improvement in front of the concrete mechanisms of mass transport. In one of the properties, namely the diffusion coefficient (non-steady-state migration) of concrete with the use of silica fume and blast furnace slag, this has been reduced dramatically, around 11 times for the concrete with w/b equal to 0.55, when it is compared with concrete without mineral addition. It was observed that the inner region of concrete behaved better, in an unexpected way, than concrete cover region for some properties (capillary abso