Resumo não disponível

As pesquisas com o concreto buscam cada vez mais alternativas para melhorá-lo em desempenho, não apenas nas resistências mecânicas, mas também e principalmente quanto à sua durabilidade. Para isso, a utilização das adições minerais nos concretos, principalmente a partir da década de 80, no Brasil, passaram a fazer parte dos experimentos, em função dos benefícios que trazem para minimizar os problemas patológicos de deterioração do material. No entanto, estudos em concretos com essas adições precisam ser melhor investigados, especialmente na proteção da armadura contra a corrosão. Em vista disso, o presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o desempenho dos concretos com e sem adições minerais frente à corrosão do aço induzida por carbonatação acelerada. Foram pesquisados, nas relações água/aglomerante (a/ag) nominais de 0,50, 0,60 e 0,70, cinco tipos de concreto, sendo quatro com adições minerais (substituição em massa): cinza volante 25% e 50%, cinza de casca de arroz 25% e escória granulada de alto-forno 70% e um sem adição: 100% cimento CPV-ARI, tomado como referência. Os concretos foram curados por 49 dias em câmara úmida e, em seguida, passaram por um processo de précondicionamento para equilíbrio de umidade interna até completarem 91 dias, segundo recomendações da RILEM-TC116/1999. O processo da corrosão foi induzido por carbonatação (10% de CO2 em volume) e acelerado por ciclos de molhagem/secagem, sendo avaliado através das técnicas eletroquímicas do potencial de corrosão e resistência de polarização bem como do ensaio de perda de massa gravimétrica. Também foram realizados os ensaios complementares de resistência à compressão axial, permeabilidade a gases, absorção capilar d’água, profundidade de carbonatação e pH. Os resultados mostraram que os concretos feitos com adições minerais, principalmente aqueles com altos teores (cinza volante/50% e escória/70%), apresentaram menor proteção para o aço contra a corrosão, quando comparados com o concreto de referência, feito somente com cimento. Portanto, no contexto das presentes condições experimentais, concluiu-se que os concretos com os tipos e teores de adições minerais estudados, para resistências à compressão ≤ 40 MPa e relações a/ag ≥ 0,50, não apresentaram desempenhos adequados no tocante à corrosão do aço induzida por carbonatação, necessitando, no entanto, de mais experimentos que comprovem tal comportamento para concretos em estruturas reais.

O objetivo deste estudo foi investigar o processo de corrosão no aço embutido nos concretos com relação a/agl 0,40; a/agl 0,50 e a/agl 0,70, com substituição parcial do cimento por 30% de cinza da casca de arroz (CCA), 25% ou 50% de cinza volante (CV), expresso por massa de cimento, obtendo-se concretos convencionais com resistência mecânica variando entre 17 e 51 MPa, aos 28 dias de idade. O processo de corrosão foi induzido pelos íons cloreto, por exposição aos ciclos de imersão em solução com 3,5% NaCl e secagem ao ar, durante um longo período de exposição (5 anos). Foram apresentados os resultados obtidos das propriedades físicas (resistência mecânica à compressão axial, índice de vazios e absorção de água) e propriedades elétricas (queda ôhmica, resistência e capacitância do concreto e interfacial). Foram discutidas as técnicas eletroquímicas usadas para avaliar o processo de corrosão, tais como o monitoramento do potencial de corrosão (Ecorr), resistência de polarização (Rp), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização. A técnica de interrupção de corrente foi usada para obter-se informações sobre a queda ôhmica no sistema. No presente estudo foram utilizados diferentes métodos de determinação da velocidade de corrosão (icorr), tais como Rp e EIS. Ambas as técnicas foram relativamente adequadas para a determinação do valor da icorr, quando o aço se encontrava no estado de corrosão ativa. O valor da icorr obtida pela extrapolação das retas de Tafel (retas tangentes às curvas de polarização) tendeu ser mais baixo. Observou-se que a técnica de Rp é relativamente simples, rápida e quantitativa, mas requer a determinação da compensação da queda ôhmica no sistema, o qual pode variar com o tempo de exposição, conteúdo de umidade, teor de íons cloreto e com o grau de hidratação. A técnica EIS pode fornecer informações precisas sobre a icorr, processo de difusão envolvido, heterogeneidade ou porosidade da matriz e interfaces do concreto. Todavia, pode criar um espectro de difícil interpretação, além de consumir muito tempo para a aquisição dos resultados. A dificuldade na técnica EIS ficou também relacionada com a obtenção direta da resistência de transferência de carga (Rt) no diagrama de Nyquist. A evolução do processo de corrosão pode ser mais bem avaliada pelo acompanhamento da diminuição da inclinação da curva log |Z| x log ƒ no diagrama de Bode, sendo esta diretamente proporcional à Rt. Para a análise dos dados de impedância, um circuito equivalente foi proposto, auxiliando na interpretação física do processo de corrosão acontecendo no sistema aço-concreto sem pozolana. Os resultados obtidos também demonstraram que os concretos com mais baixa relação a/agl estudada e com pozolana (30% CCA, 25% CV ou 50% CV, por massa de cimento) foram mais eficientes no controle da iniciação do processo de corrosão, induzida por íons cloreto, quando monitorado pela medida do Ecorr.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4603.pdf: 4986009 bytes, checksum: a36a5071413a94b0bec67b98dfad69f6 (MD5) Previous issue date: 2012-08-07 / Financiadora de Estudos e Projetos / The structures of Portland cement are frequently exposed to aggressive environments, which can lead to their degradation. Thus, the study of durability is very important to avoid damages caused by early failures as well as spending on repairs. In this work, the durability of mortars and pastes prepared with a Portland cement containing bauxite residue (BR) as raw material was evaluated and Brazilian commercial cements CPV-ARI and CPII-Z 32 were used as references. Tests were also performed with addition of silica fume to the synthesized cement. The strength and the hydration products after 28 days of cure were evaluated, as well as the chemical, strength and microstructural changes of mortars and pastes subjected to Na2SO4 attack. Acidic attacks using HCl and H2SO4 and leaching tests using distillated water were also carried out. The results showed that the synthesized cement presented a NaC3A phase, which was more resistant to Na2SO4 attack. The uniaxial compressive strength of the mortar prepared with the synthesized cement after curing for 28 days was 39 MPa, and increased to 54 MPa with the addition of silica fume. However, there were some weaknesses in the hydrated structure, such as a large amount of portlandite and high porosity of mortars. The addition of silica fume could overcome these problems and also improved the mortars resistance to acidic and sulfate attacks. The leaching tests showed that sodium was the most leached element from the synthesized cement mortars. The addition of silica fume was also positive in this case, since it strongly reduced the sodium reactivity. Among the elements that could be detected, there were no excess of toxic ones leached from the synthesized cement mortars, which suggests that the BR incorporation would not damage the environment or public health safety. / As estruturas de cimento Portland estão usualmente expostas a ambientes agressivos que podem levar a sua degradação. Assim, o estudo da durabilidade é muito importante para se evitar danos por falhas prematuras e gastos com reparos. Neste trabalho, foi avaliada a durabilidade de pastas e argamassas de um cimento Portland sintetizado com resíduo de bauxita (RB) como matéria-prima, utilizando-se como referências dois cimentos comerciais brasileiros CPV-ARI e CPII-Z 32. Os ensaios também foram realizados com adição de microssílica ao cimento sintetizado. Foram avaliados a resistência mecânica e os produtos de hidratação após 28 dias de cura, bem como as transformações químicas, mecânicas e microestruturais de argamassas e pastas submetidas ao ataque por Na2SO4. Foram avaliados também o ataque ácido, por HCl e H2SO4 e a lixiviação por água destilada. Os resultados mostraram que o cimento sintetizado apresentou uma fase NaC3A, que se mostrou mais resistente ao ataque por Na2SO4. A resistência à compressão uniaxial da argamassa preparada com o cimento sintetizado após 28 dias de cura foi 39 MPa e, com a adição de microssílica, aumentou para 54 MPa. No entanto, houve algumas deficiências na estrutura hidratada, como alto teor de portlandita e maior porosidade aparente. A adição de microssílica pôde sanar esses problemas e ainda melhorou o desempenho das argamassas frente aos dois ácidos e ao ataque por sulfato. Os ensaios de lixiviação mostraram que o elemento lixiviado pelas argamassas dos cimentos sintetizados, em maior quantidade, foi o sódio, devido ao seu alto teor no RB. A adição de microssílica também foi benéfica neste caso, pois diminuiu a reatividade do sódio. Dentre os elementos que puderam ser analisados, não se observou a liberação de componentes tóxicos em excesso pelas argamassas dos cimentos sintetizados, indicando que a incorporação do RB não causaria danos ao meio ambiente ou à saúde pública.

A cada dia os custos econômicos e sociais da corrosão de armaduras nas estruturas de concreto armado têm se tornado mais significativos nas economias dos países, tanto desenvolvidos, quanto em desenvolvimento. Em 2004, a Alemanha gastou aproximadamente 90 bilhões de euros com manutenção e reparo de estruturas de concreto armado, o correspondente a 50% do total gasto na construção civil deste país. Essa parcela é ainda maior no caso da Itália, onde chega a 57% (UEDA & TAKEWAKA, 2007). Esses gastos mostram o crescimento do mercado mundial de reparo e proteção de estruturas de concreto. Esse mercado já conta com várias soluções disponíveis e a cada dia novos produtos surgem, e outros tantos estão em estudo, seja para a prevenção ou para terapia da corrosão. Diante dessa gama de produtos e sistemas para prevenção e reparo, os engenheiros responsáveis por prescrevê-los para as obras de recuperação, reforço e proteção, precisam conhecer adequadamente o seu comportamento e sua real eficácia, ou seja, precisam dispor de metodologias para bem avaliar a viabilidade técnica e econômica dos sistemas e dos produtos disponíveis. O estudo desenvolvido durante esta tese procurou, de forma bastante abrangente, avaliar o comportamento eletroquímico, em campo e em laboratório, de seis diferentes sistemas de reparo para estruturas de concreto com corrosão de armaduras, com características bastante distintas. Em campo foi proposto e aplicado um método deavaliação e comparação destes sistemas, utilizando como parâmetros o potencial e a intensidade de corrosão. Em laboratório, além destes parâmetros eletroquímicos, outros parâmetros físicos e mecânicos também foram avaliados. ) Os resultados obtidos em campo mostraram tendências de comportamento bastante interessantes dos sistemas de reparo avaliados, que, apesar do prazo curto para a realização do experimento (2 anos), permitiram extrair algumas informações importantes acerca do comportamento destes na situação real de uso. Além disso, esta pesquisa mostrou que o método de avaliação aqui proposto é bastante promissor. Os resultados de laboratório, além de contribuir para o entendimento do comportamento dos diferentes sistemas, mostraram a complexidade da avaliação dos sistemas de reparo e a necessidade de consideração das variáveis importantes no problema. / Social and economic costs due to reinforcement corrosion are becoming even more significant all over the world, in developed countries and also in under development ones. In 2004, Germany has spent approximately 90 billion euros with maintenance and repair of concrete structures, what corresponds to 50% of all money spent on Germany\'s civil construction sector. In Italy, this percentage is even greater, reaching 57% (UEDA & TAKEWAKA, 2007). These facts show an increase in the world market of maintenance and repair of concrete structures. There are already many maintenance and repair solutions available and there are more solutions being released every day. Due to this great diversity of solutions, the engineer responsible for recommending their use, must know properly their behavior and real efficiency. This study aimed to evaluate the electrochemical behavior of six different repair systems for concrete with reinforcement corrosion, on-site and in the laboratory. On site an evaluation and comparison method based on corrosion potential and intensity was proposed and applied. In the laboratory, besides these parameters, physical and mechanical ones were also evaluated. Despite the experiment\'s short duration (2 years), the on-site results showed interesting behavior trends for the evaluated systems, allowing some important information about them to be extracted. Nevertheless, the proposed method has showed itself to be very promising. The results obtained in thelaboratory have made great contribution on understanding the systems repair\'s behaviors. Furthermore they showed the complexity of this theme and the necessity of consideration of all playing variables.

O trabalho tem como objetivo a utilização do método dos elementos finitos para o cálculo da durabilidade de componentes mecânicos. Para isso, foi desenvolvido um estudo de caso que contempla, passo a passo, a metodologia utilizada. Um conjunto knuckle assembly dianteiro de um veículo off-road, fornecido por uma montadora nacional foi utilizado no estudo de caso. A geometria foi discretizada e modelada em software de pré-processamento em elementos finitos, o MSC.Patran®. Em seguida, foi submetida à análise estática no solver MSC.Nastran® para enfim obter-se o cálculo de durabilidade através do solver Fatigue®. Uma extensa revisão teórica foi realizada a fim de que o estudo tivesse embasamento teórico. / The work has as objective the use of the finite elements method for the calculation of the components durability. A case study using the proposal methodology was developed. A front set knuckle assembly of an off-road vehicle, supplied by a national assembly company was used in the case study. Geometry was discretized and shaped in software of pre-processing in finite elements, the MSC.Patran®. After that, it was submitted to the static analysis using the solver MSC.Nastran®, and the durability calculation using the solver Fatigue®. An extensive theoretical revision was carried through so that the study had theoretical basement.

As pesquisas com o concreto buscam cada vez mais alternativas para melhorá-lo em desempenho, não apenas nas resistências mecânicas, mas também e principalmente quanto à sua durabilidade. Para isso, a utilização das adições minerais nos concretos, principalmente a partir da década de 80, no Brasil, passaram a fazer parte dos experimentos, em função dos benefícios que trazem para minimizar os problemas patológicos de deterioração do material. No entanto, estudos em concretos com essas adições precisam ser melhor investigados, especialmente na proteção da armadura contra a corrosão. Em vista disso, o presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o desempenho dos concretos com e sem adições minerais frente à corrosão do aço induzida por carbonatação acelerada. Foram pesquisados, nas relações água/aglomerante (a/ag) nominais de 0,50, 0,60 e 0,70, cinco tipos de concreto, sendo quatro com adições minerais (substituição em massa): cinza volante 25% e 50%, cinza de casca de arroz 25% e escória granulada de alto-forno 70% e um sem adição: 100% cimento CPV-ARI, tomado como referência. Os concretos foram curados por 49 dias em câmara úmida e, em seguida, passaram por um processo de précondicionamento para equilíbrio de umidade interna até completarem 91 dias, segundo recomendações da RILEM-TC116/1999. O processo da corrosão foi induzido por carbonatação (10% de CO2 em volume) e acelerado por ciclos de molhagem/secagem, sendo avaliado através das técnicas eletroquímicas do potencial de corrosão e resistência de polarização bem como do ensaio de perda de massa gravimétrica. Também foram realizados os ensaios complementares de resistência à compressão axial, permeabilidade a gases, absorção capilar d’água, profundidade de carbonatação e pH. Os resultados mostraram que os concretos feitos com adições minerais, principalmente aqueles com altos teores (cinza volante/50% e escória/70%), apresentaram menor proteção para o aço contra a corrosão, quando comparados com o concreto de referência, feito somente com cimento. Portanto, no contexto das presentes condições experimentais, concluiu-se que os concretos com os tipos e teores de adições minerais estudados, para resistências à compressão ≤ 40 MPa e relações a/ag ≥ 0,50, não apresentaram desempenhos adequados no tocante à corrosão do aço induzida por carbonatação, necessitando, no entanto, de mais experimentos que comprovem tal comportamento para concretos em estruturas reais.

O objetivo deste estudo foi investigar o processo de corrosão no aço embutido nos concretos com relação a/agl 0,40; a/agl 0,50 e a/agl 0,70, com substituição parcial do cimento por 30% de cinza da casca de arroz (CCA), 25% ou 50% de cinza volante (CV), expresso por massa de cimento, obtendo-se concretos convencionais com resistência mecânica variando entre 17 e 51 MPa, aos 28 dias de idade. O processo de corrosão foi induzido pelos íons cloreto, por exposição aos ciclos de imersão em solução com 3,5% NaCl e secagem ao ar, durante um longo período de exposição (5 anos). Foram apresentados os resultados obtidos das propriedades físicas (resistência mecânica à compressão axial, índice de vazios e absorção de água) e propriedades elétricas (queda ôhmica, resistência e capacitância do concreto e interfacial). Foram discutidas as técnicas eletroquímicas usadas para avaliar o processo de corrosão, tais como o monitoramento do potencial de corrosão (Ecorr), resistência de polarização (Rp), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização. A técnica de interrupção de corrente foi usada para obter-se informações sobre a queda ôhmica no sistema. No presente estudo foram utilizados diferentes métodos de determinação da velocidade de corrosão (icorr), tais como Rp e EIS. Ambas as técnicas foram relativamente adequadas para a determinação do valor da icorr, quando o aço se encontrava no estado de corrosão ativa. O valor da icorr obtida pela extrapolação das retas de Tafel (retas tangentes às curvas de polarização) tendeu ser mais baixo. Observou-se que a técnica de Rp é relativamente simples, rápida e quantitativa, mas requer a determinação da compensação da queda ôhmica no sistema, o qual pode variar com o tempo de exposição, conteúdo de umidade, teor de íons cloreto e com o grau de hidratação. A técnica EIS pode fornecer informações precisas sobre a icorr, processo de difusão envolvido, heterogeneidade ou porosidade da matriz e interfaces do concreto. Todavia, pode criar um espectro de difícil interpretação, além de consumir muito tempo para a aquisição dos resultados. A dificuldade na técnica EIS ficou também relacionada com a obtenção direta da resistência de transferência de carga (Rt) no diagrama de Nyquist. A evolução do processo de corrosão pode ser mais bem avaliada pelo acompanhamento da diminuição da inclinação da curva log |Z| x log ƒ no diagrama de Bode, sendo esta diretamente proporcional à Rt. Para a análise dos dados de impedância, um circuito equivalente foi proposto, auxiliando na interpretação física do processo de corrosão acontecendo no sistema aço-concreto sem pozolana. Os resultados obtidos também demonstraram que os concretos com mais baixa relação a/agl estudada e com pozolana (30% CCA, 25% CV ou 50% CV, por massa de cimento) foram mais eficientes no controle da iniciação do processo de corrosão, induzida por íons cloreto, quando monitorado pela medida do Ecorr.

A reciclagem dos resíduos provenientes de atividades da indústria da construção civil está sendo uma prática de fundamental importância, tanto para o meio ambiente, quanto para a sociedade em geral. O entulho de construção civil que sai dos canteiros de obras, de demolição ou de restos de construção é constituído de uma mistura heterogênea de materiais com grande potencial de reciclagem. A composição dos resíduos de construção e demolição constitui-se numa alternativa para eliminar a nociva deposição de entulho às margens de vias públicas, terrenos baldios, rios, e ao mesmo tempo obter materiais de construção mais econômicos e de qualidade assegurada. Muitos estudos já foram desenvolvidos com estes materiais, sendo avaliados, na sua grande maioria, em propriedades mecânicas e viabilidade técnica da utilização desses resíduos incorporados ao concreto. Pouco se têm estudado sobre aspectos de durabilidade de concretos produzidos com agregados reciclados. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo fazer um estudo relacionado à durabilidade de concretos confeccionados a partir de agregados reciclados, analisando o comportamento do concreto quando submetido a um ataque de agentes agressivos, neste caso, os íons cloreto. O estudo apresenta resultados dos ensaios mecânicos de resistência à compressão axial, como parâmetro de controle dos concretos produzidos. Para os ensaios de durabilidade, são apresentados resultados do potencial de corrosão e taxa de corrosão nas armaduras dos concretos obtidos com estes agregados, submetidos a um ataque de íons cloreto. Na produção dos concretos foram consideradas três relações água/cimento (0,40; 0,60; 0,80) e três percentuais de substituição do agregado natural pelo reciclado, que foram de 0%, 50% e 100% de substituição, tanto do agregado miúdo reciclado (AMR) quanto do agregado graúdo reciclado (AGR). Os resultados comprovaram que há uma grande resistência por parte do concreto obtido com estes agregados, em permitir que a armadura sofra a ação dos íons cloreto, principalmente com aqueles obtidos com um maior percentual de substituição do agregado miúdo reciclado se comparado aos concretos produzidos sem substituição de material reciclado.

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