Esta pesquisa estudou o método de realcalinização química (RAQ), através da absorção e difusão de soluções alcalinas na superfície do concreto carbonatado. Neste estudo foram utilizadas três espécies químicas para obtenção das soluções alcalinas: carbonato de sódio, hidróxido de potássio, e hidróxido de cálcio. Para avaliar a eficácia desta nova técnica de reabilitação, foram realizadas medidas de profundidade de carbonatação e de realcalinização, medidas eletroquímicas de potencial de corrosão e de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) para a verificação do estado da armadura, ensaios de imersão, absorção e ascensão capilar em concretos de referência, carbonatados e realcalinizados. Em razão da falta de conhecimento sobre a eficácia da técnica de realcalinização eletroquímica (RAE) em relação à repassivação da armadura, em paralelo foi realizado o estudo da repassivação das armaduras na RAE. Em relação à durabilidade da técnica, foi avaliada a resistência do concreto recuperado quando submetido a um novo ciclo de carbonatação acelerada, analisando as novas profundidades de carbonatação para cada solução alcalina estudada. Na repassivação da armadura com a técnica de RAE, a solução de carbonato de sódio proporcionou valores de potencial de corrosão mais eletropositivos do que a solução de KOH, e gráficos de EIE similares aos obtidos com a solução de KOH. Na RAQ, a solução de KOH foi mais eficiente, sendo os resultados de potencial de corrosão similares aos obtidos com a solução de carbonato de sódio, no entanto, com valores de impedância e ângulo de fase superiores aos obtidos com carbonato de sódio. A solução de hidróxido de cálcio foi a que obteve os melhores valores de potencial de corrosão, proporcionando às barras valores mais eletropositivos do que antes da carbonatação. No entanto, a RAQ utilizando a solução de hidróxido de cálcio não propiciou a realcalinização do cobrimento do concreto, devendo então ser melhor estudada e, até que sua eficácia seja melhor entendida, sua aplicação deve ser vista com ressalvas. Ao final dos experimentos foi possível verificar que a RAQ aumentou bastante a durabilidade do cobrimento do concreto quando submetido a um novo ciclo de carbonatação acelerada. Enquanto os corpos-de-prova de referência ao final dos 45 dias de ensaio de carbonatação acelerada foram quase que totalmente carbonatados, os corpos-de-prova realcalinizados com as soluções de carbonato de sódio e hidróxido de potássio não apresentavam qualquer indício de carbonatação. / This research studied the method of chemical realkalisation (CRA), through the absorption and diffusion of alkalis in the carbonated concrete surface, as a new technique of rehabilitation. The experimental program was conducted in three set of concrete specimens: reference, carbonated and CRA treated. The CRA method was studied with three types of alkaline solutions: sodium carbonate, potassium hydroxide and calcium hydroxide. To evaluate the effectiveness of CRA treatment was carried out measures of depths of carbonation and realkalisation; electrochemical measurements of potential and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to verify the condition of steel bars; immersion, absorption and capillary tests. Besides these tests, the study of repassivation in corroded steel bars when applied the technique of electrochemical realkalisation (ERA) was also performed in parallel, since their effectiveness is considered unclear in various studies regarding the durability of the technique. The concrete treated with CRA method was submitted to a new accelerated carbonation cycle, and new measurements of carbonation depth were made for each alkaline solution applied. The repassivates reinforcements with ERA technique showed that the sodium carbonate solution provided corrosion potential values more electropositive than the KOH solution, and EIS graphics are similar those obtained with the KOH solution. In CRA technique, the KOH solution was more efficient, and the results of corrosion potential are similar those obtained with the sodium carbonate solution, however, with the results of impedance and phase angle higher than for sodium carbonate solution. The calcium hydroxide solution showed the best results of corrosion potential, providing bars more electropositive than before carbonation. However, the calcium hydroxide solution not provided the concrete realkalisation, and this alkaline solution should be more studied. Their implementation must be viewed with exceptions until its effectiveness has been proved. At the end of durability experiments was possible to verify that the CRA greatly increased the concrete durability when subjected to a new accelerated carbonation cycle. After 45 days of testing, the reference concrete specimens were almost totally carbonated. Therefore, the concrete specimens realkalised with sodium carbonate and potassium hydroxide solutions were no carbonation indication.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2439109 bytes, checksum: 0bb02f2f787433a3a9e650f456e52c74 (MD5) Previous issue date: 2009-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A serious problem that can damage reinforced concrete structures in urban environments is the corrosion of steel reinforcement, which takes place mainly due to chloride marine regions penetration into concrete and its carbonation. For this last case, the electrochemical realkalisation (ERA) technique has been recently developed as a rehabilitation method aimed on re-establishing concrete alkalinity, which leads to the re-establishment of the steel passivity. This way, this research aimed to study the influence of concrete characteristic and thickness of concrete cover on the ERA. For this purpose, prismatic concrete specimens were cast with two different thickness of reinforcement concrete cover, two types of Portland cements (Brazilian cements type IV and V) and water to cement ratios of 0,55 e 0,65. The specimens were previously carbonated in a chamber with saturated atmosphere (100% of CO2). After loosing the passivity, the specimens were subjected to ERA treatment and the process was monitored by spraying thymolphthalein indicator and electrochemical measurements of half-cell corrosion potencial (Ecorr), corrosion rate (icorr) and superficial resistivity (ρ). These electrochemical measurements were also done along the carbonation period. For the ERA treatment, a sodium carbonate solution (1M) was used as electrolyte, a titanium mesh as the anode and a current density of 2 A/m²concrete. Measurements of alkalinity were carried out for reference (REF), carbonated (CARB) and realkalysed (ERA) concretes. The results pointed out that the treated specimens presented higher relative alkalinity than the carbonated specimens and this confirms the efficiency of the ERA, concerning the reestablishment of the concrete cover alkalinity. The alkalinity provided by the treatment is a function of total electric charged passed, which weakens as total charge passed increases. Pozolanic concretes needed higher electric charged passed than OPC concretes to complete realkalisation of concrete cover, although the last one reached higher relative alkalinity levels. This indicates that the effectiveness of concrete realkalisation with pozolanic addition seems to be more difficult. In addition, after the ERA treatment, pozolanic concretes tend to present longer depolarization periods to repassivate reinforcements. The specimens with thicker concrete cover required higher electric charged passed and more time to complete the treatment and, afterwards, tend to present a shorter time to repassivate reinforcements. It was observed that Ecorr values indicate a reinforcement repassivation tendency. On the other hand, although there is a decrease tendency of icorr values, more time is needed to give definitive responses about reinforcement repassivation. Finally, the electric charged passed, only enough to complete realkalisation of whole concrete cover, has fundamental influence on the efficiency of the treatment and the depolarization period until repassivation. On the other hand, electric charged passed, exceeding that enough to complete realkalisation of whole concrete cover, doesn t present influence on repassivation of steel reinforced. / Um dos maiores problemas que afeta as estruturas de concreto armado inseridas em ambientes urbanos é a corrosão das armaduras de aço, que ocorre, principalmente, pela ação dos cloretos ou pela carbonatação do concreto. Para este último caso, a realcalinização eletroquímica (RAE) tem sido proposta recentemente como um método de tratamento visando o restabelecimento da alcalinidade dos concretos, criando as condições de repassivação das armaduras e aumentando a durabilidade das estruturas. Desse modo, este trabalho teve como objetivo estudar a influência de características do concreto e da espessura de cobrimento da armadura na RAE de concretos carbonatados. Para isso foram moldados corpos de prova (CP) prismáticos com espessuras de cobrimento de 1 e 2,5cm, utilizando-se os cimentos Portland CP V (Alta Resistência Inicial - ARI) e CP IV (Pozolânico - POZ) e as relações água/cimento 0,55 e 0,65. Primeiramente, as amostras foram submetidas a um processo de carbonatação acelerada (100% de CO2). Após a despassivação das armaduras, as amostras foram submetidas à RAE, sendo o avanço da frente de realcalinização monitorada através solução de timolftaleína. Nas duas etapas foi realizado um monitoramento eletroquímico, através de medidas de potenciais de corrosão (Ecorr), velocidade de corrosão (icorr) e resistividade elétrica superficial (ρ). No tratamento utilizou-se uma solução alcalina de carbonato de sódio (1M), uma malha de titânio (ânodo) e uma densidade de corrente média de 2 A/m²concreto. Medidas de alcalinidade foram realizadas para os concretos de referência (REF), carbonatados (CARB) e realcalinizados (RAE). Os resultados mostram que as amostras submetidas ao tratamento apresentaram maior alcalinidade relativa do que as amostras carbonatadas, o que comprovou a eficiência do tratamento em restabelecer a alcalinidade de todo o cobrimento. A alcalinidade relativa dos concretos, proporcionada pelo tratamento, é função da densidade de carga passante. No entanto, há uma tendência de atenuação dessa influência com o crescimento da carga passante. Os concretos POZ necessitaram de maiores densidades de carga passante e tempo para realcalinizar todo o cobrimento, embora os concretos ARI tenham obtido maiores alcalinidades relativas após o tratamento, mostrando que, na RAE, há uma maior dificuldade no restabelecimento da alcalinidade dos concretos compostos com adições minerais. Além disso, após o tratamento, foi verificado que os concretos POZ tendem demorar mais para conduzir as armaduras à repassivação. As amostras de maior espessura de cobrimento necessitaram de maiores densidade de carga passante e tempo para completar o tratamento e, após o tratamento, tendem a apresentar menor tempo para conduzir as armaduras à repassivação. Com base no monitoramento eletroquímico realizado, observou-se que os valores de Ecorr indicam tendência de repassivação das armaduras. Por outro lado, embora haja uma tendência de diminuição dos valores de icorr, estes necessitam de maior intervalo de tempo para fornecerem respostas conclusivas acerca da repassivação das barras. Por fim, a densidade de carga passante, suficiente para restabelecer a alcalinidade do concreto de cobrimento, tem papel fundamental na eficiência do tratamento e no tempo de despolarização estimado para a repassivação das armaduras. Por outro lado, a densidade de carga passante, excedente àquela suficiente para a realcalinização completa do concreto de cobrimento, não apresenta influencia expressiva na repassivação das armaduras.

Esta pesquisa estudou o método de realcalinização química (RAQ), através da absorção e difusão de soluções alcalinas na superfície do concreto carbonatado. Neste estudo foram utilizadas três espécies químicas para obtenção das soluções alcalinas: carbonato de sódio, hidróxido de potássio, e hidróxido de cálcio. Para avaliar a eficácia desta nova técnica de reabilitação, foram realizadas medidas de profundidade de carbonatação e de realcalinização, medidas eletroquímicas de potencial de corrosão e de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) para a verificação do estado da armadura, ensaios de imersão, absorção e ascensão capilar em concretos de referência, carbonatados e realcalinizados. Em razão da falta de conhecimento sobre a eficácia da técnica de realcalinização eletroquímica (RAE) em relação à repassivação da armadura, em paralelo foi realizado o estudo da repassivação das armaduras na RAE. Em relação à durabilidade da técnica, foi avaliada a resistência do concreto recuperado quando submetido a um novo ciclo de carbonatação acelerada, analisando as novas profundidades de carbonatação para cada solução alcalina estudada. Na repassivação da armadura com a técnica de RAE, a solução de carbonato de sódio proporcionou valores de potencial de corrosão mais eletropositivos do que a solução de KOH, e gráficos de EIE similares aos obtidos com a solução de KOH. Na RAQ, a solução de KOH foi mais eficiente, sendo os resultados de potencial de corrosão similares aos obtidos com a solução de carbonato de sódio, no entanto, com valores de impedância e ângulo de fase superiores aos obtidos com carbonato de sódio. A solução de hidróxido de cálcio foi a que obteve os melhores valores de potencial de corrosão, proporcionando às barras valores mais eletropositivos do que antes da carbonatação. No entanto, a RAQ utilizando a solução de hidróxido de cálcio não propiciou a realcalinização do cobrimento do concreto, devendo então ser melhor estudada e, até que sua eficácia seja melhor entendida, sua aplicação deve ser vista com ressalvas. Ao final dos experimentos foi possível verificar que a RAQ aumentou bastante a durabilidade do cobrimento do concreto quando submetido a um novo ciclo de carbonatação acelerada. Enquanto os corpos-de-prova de referência ao final dos 45 dias de ensaio de carbonatação acelerada foram quase que totalmente carbonatados, os corpos-de-prova realcalinizados com as soluções de carbonato de sódio e hidróxido de potássio não apresentavam qualquer indício de carbonatação. / This research studied the method of chemical realkalisation (CRA), through the absorption and diffusion of alkalis in the carbonated concrete surface, as a new technique of rehabilitation. The experimental program was conducted in three set of concrete specimens: reference, carbonated and CRA treated. The CRA method was studied with three types of alkaline solutions: sodium carbonate, potassium hydroxide and calcium hydroxide. To evaluate the effectiveness of CRA treatment was carried out measures of depths of carbonation and realkalisation; electrochemical measurements of potential and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to verify the condition of steel bars; immersion, absorption and capillary tests. Besides these tests, the study of repassivation in corroded steel bars when applied the technique of electrochemical realkalisation (ERA) was also performed in parallel, since their effectiveness is considered unclear in various studies regarding the durability of the technique. The concrete treated with CRA method was submitted to a new accelerated carbonation cycle, and new measurements of carbonation depth were made for each alkaline solution applied. The repassivates reinforcements with ERA technique showed that the sodium carbonate solution provided corrosion potential values more electropositive than the KOH solution, and EIS graphics are similar those obtained with the KOH solution. In CRA technique, the KOH solution was more efficient, and the results of corrosion potential are similar those obtained with the sodium carbonate solution, however, with the results of impedance and phase angle higher than for sodium carbonate solution. The calcium hydroxide solution showed the best results of corrosion potential, providing bars more electropositive than before carbonation. However, the calcium hydroxide solution not provided the concrete realkalisation, and this alkaline solution should be more studied. Their implementation must be viewed with exceptions until its effectiveness has been proved. At the end of durability experiments was possible to verify that the CRA greatly increased the concrete durability when subjected to a new accelerated carbonation cycle. After 45 days of testing, the reference concrete specimens were almost totally carbonated. Therefore, the concrete specimens realkalised with sodium carbonate and potassium hydroxide solutions were no carbonation indication.