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DESEMPENHO DO CIMENTO PORTLAND BRANCO COM ESCÓRIA DE ALTO-FORNO E ATIVADOR QUÍMICO FRENTE AO ATAQUE POR SULFATO DE SÓDIO / PERFORMANCE OF A WHITE PORTLAND CEMENT WITH SLAG AND CHEMICAL ACTIVATOR AGAINST SODIUM SULFATE ATTACK

Veiga, Karina Kozoroski 31 August 2011 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sulfate ions found in seawater, groundwater and wastewater are aggressive agents that can result in severe concrete degradation. They react with cement hydration products and depending on the associated cations present (magnesium, calcium, potassium, sodium, ammonium), their concentrations and the conditions of the environment, this can result in the formation of ettringite, gypsum or thaumasite, decalcification of C-S-H, processes which may cause expansion, cracking and loss of mass and strength.When high sulfate resistance is required, national and international standards prescribe the use of cement with high concentrations of granulated blast furnace slag (GBFS). By substituting GBFS for cement, lower amounts of clinker are required. In addition, the pozzolanic activity of GBFS takes up the CH released by the hydration of silicates (C3S e C2S), which then is not available to react with sulfate ions to form gypsum, resulting in a more dense paste with lower penetrability. GBFS is one of the few mineral admixtures that can be added to white Portland cement (WPC), a material with widespread usage in civil construction, particularly in cases where concrete is used as a finished surface for architectural impact. The substitution of GBFS for WPC offers technical and environmental gains as well as economic advantages due to the higher cost of WPC. This study investigated the sulfate resistance of WPC with 0%, 50% and 70% GBFS as a substitution for cement. A mix with 50% GBFS that was chemically activated with Na2SO4 (4% b/w of binder) was also studied. The performance of the blended cements was monitored by exposing the prepared mortar specimens to a solution of Na2SO4 (5%) for 2 years according to ASTM C1012/04 and using TG/DTA, DRX and SEM/EDX analyses of the paste samples. For comparison, the same blends prepared with high early strength Portland cement (PC) were also used. The results showed the benefits of the use of GBFS in both types of cement, with higher concentrations of slag resulting in improved sulfate resistance. The use of chemical activation reduced expansion when compared with mixtures without activation. For long-term exposure, all WPC blends showed lower expansion than the corresponding blends with PC. Microstructural analysis identified ettringite and gypsum as the main degradation products of the sulfate attack. / Os íons sulfato, encontrados na água do mar, em águas subterrâneas e em águas residuárias são agentes agressivos que podem levar a uma severa degradação do concreto. Ao reagirem com os produtos de hidratação do cimento, dependendo do tipo de cátion a que estão associados (magnésio, cálcio, potássio, sódio, amônio, etc.), da concentração e das condições do meio, podem levar à formação de etringita secundária, sulfato de cálcio, taumasita, descalcificação do C-S-H, podendo ocorrer expansão, fissuração, perda de massa e de resistência. Quando se faz necessário assegurar uma elevada resistência ao sulfato, a normalização nacional e internacional, dentre outras recomendações, especifica o uso de cimento com elevados teores de escória de alto-forno. Além da redução da quantidade de clínquer ocasionada pela substituição do cimento por escória, a atividade pozolânica da mesma consome o CH liberado pela hidratação dos silicatos (C3S e C2S), que não fica disponível para reagir com os sulfatos e formar sulfato de cálcio, e promove a densificação da matriz, reduzindo a penetrabilidade do meio. A escória é também uma das poucas adições que podem ser incorporadas no cimento Portand branco (CPB), que vem se tornando uma nova tendência dentro do contexto da construção civil, quando se opta por concreto aparente em obras com forte apelo arquitetônico. Além das vantagens técnicas e ambientais, a substituição do cimento branco por escória possibilita a redução do custo bastante elevado do CPB. Neste estudo, investigou-se a resistência ao sulfato de sódio do CPB com teores de substituição de escória de alto-forno de 0%, 50% e 70%. Também foi investigada uma mistura com 50% de escória ativada quimicamente por Na2SO4 (em teor de 4% em massa do material aglomerante). O desempenho dos cimentos foi avaliado pela exposição de argamassas em solução de 5% de Na2SO4 por dois anos, de acordo com a ASTM C1012/04 e através de análise de DRX, TG/DTA e MEV/EDS em pastas. Para comparação foram investigadas as mesmas misturas compostas com cimento Portland de alta resistência inicial, CPV-ARI. Os resultados mostraram os benefícios do uso da escória em ambos os cimentos, sendo que o acréscimo do seu teor aumentou a resistência ao ataque por sulfatos. A ativação química reduziu a expansão comparativamente às misturas sem ativador. A longo prazo, todas as misturas com o CPB apresentaram menor expansão do que aquelas com CPV-ARI. A análise da microestrutura identificou a etringita e o sulfato de cálcio como os principais produtos de degradação por sulfato de sódio.

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