O presente estudo refere-se a uma das deteriorações mais freqüentes nas estruturas de concreto armado: a ação da carbonatação. Para essa verificação construiu-se uma câmara de carbonatação acelerada, que foi calibrada, com a finalidade de estudar o processo de carbonatação em corpos-de-prova executados em concreto e argamassa com cimentos CP V ARI Plus e CP V ARI RS com e sem adição de sílica ativa, curados em câmara úmida por sete dias e posteriormente expostos à atmosfera agressiva de gás carbônico por 7, 14, 28, 63 e 91 dias. Também foram executados corpos-de-prova semelhantes (controle), os quais foram ensaiados à compressão axial e à compressão diametral para determinação da resistência à compressão, tração e medida da profundidade de carbonatação. A partir destes resultados é ajustado um modelo teórico experimental para previsão da profundidade de carbonatação em função do tempo. Observa-se que para todas as composições estudadas a profundidade de carbonatação é pequena. Analisa-se também, a influência da carbonatação no ganho da resistência mecânica das argamassas e dos concretos, e o efeito da adição de sílica ativa e do tipo de cimento no fenômeno de carbonatação. Finalizando, é apresentada uma justificativa dos resultados com base no banco de dados existente no LMABC-SET-EESC-USP. / The present study refers to one of the most frequent deterioration in reinforced concrete structure: the action of carbonation. For this, an accelerated carbonation chamber was built and gauged in order to study the carbonation process in concrete and mortar specimens with CP V ARI Plus and CP V ARI RS cements, with and without silica fume addition. The specimens were cured in a humidity chamber for seven days and exposed to aggressive atmosphere of carbonic gas for 7, 14, 28, 63 and 91 days. Similar specimens of control were also manufactured and left in humidity chamber during the same periods. These specimens were tested an axial compression and splitting tensile strength to determine the compression and tensile strength and the carbonation depth. From all the obtained results an experimental theoretical model was forecasted to determine the depth carbonation in function of time. It is observed that all the depths carbonation measured is small. The carbonation influence on mechanical resistance gain of the mortar and concrete, as well as the effect addition of both of silica fume and cement type on the phenomenon of carbonation is also analyzed. Finally, it is presented a justification of results based on the existent database at LMABC-SET-EESC-USP.

O presente estudo refere-se a uma das deteriorações mais freqüentes nas estruturas de concreto armado: a ação da carbonatação. Para essa verificação construiu-se uma câmara de carbonatação acelerada, que foi calibrada, com a finalidade de estudar o processo de carbonatação em corpos-de-prova executados em concreto e argamassa com cimentos CP V ARI Plus e CP V ARI RS com e sem adição de sílica ativa, curados em câmara úmida por sete dias e posteriormente expostos à atmosfera agressiva de gás carbônico por 7, 14, 28, 63 e 91 dias. Também foram executados corpos-de-prova semelhantes (controle), os quais foram ensaiados à compressão axial e à compressão diametral para determinação da resistência à compressão, tração e medida da profundidade de carbonatação. A partir destes resultados é ajustado um modelo teórico experimental para previsão da profundidade de carbonatação em função do tempo. Observa-se que para todas as composições estudadas a profundidade de carbonatação é pequena. Analisa-se também, a influência da carbonatação no ganho da resistência mecânica das argamassas e dos concretos, e o efeito da adição de sílica ativa e do tipo de cimento no fenômeno de carbonatação. Finalizando, é apresentada uma justificativa dos resultados com base no banco de dados existente no LMABC-SET-EESC-USP. / The present study refers to one of the most frequent deterioration in reinforced concrete structure: the action of carbonation. For this, an accelerated carbonation chamber was built and gauged in order to study the carbonation process in concrete and mortar specimens with CP V ARI Plus and CP V ARI RS cements, with and without silica fume addition. The specimens were cured in a humidity chamber for seven days and exposed to aggressive atmosphere of carbonic gas for 7, 14, 28, 63 and 91 days. Similar specimens of control were also manufactured and left in humidity chamber during the same periods. These specimens were tested an axial compression and splitting tensile strength to determine the compression and tensile strength and the carbonation depth. From all the obtained results an experimental theoretical model was forecasted to determine the depth carbonation in function of time. It is observed that all the depths carbonation measured is small. The carbonation influence on mechanical resistance gain of the mortar and concrete, as well as the effect addition of both of silica fume and cement type on the phenomenon of carbonation is also analyzed. Finally, it is presented a justification of results based on the existent database at LMABC-SET-EESC-USP.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Adrielli.pdf: 5370662 bytes, checksum: 4e167ff0f119f9298b4d7ed2791baa06 (MD5) Previous issue date: 2007-08-29 / The present work aims to study the performance of concrete with regard to the action of chloride ions, evaluating the influence of both mineral additions and water/binder ratio (w/b), considering kinetic and thermodynamic aspects of the corrosive phenomenon. A experimental research was carried out considering the following variables: the presence of mineral additions in partial substitution to the cement weight (10% of silica fume; 25% of fly ash; 10%, 20% and 30% of metakaolin) and the water/binder ratio (0,40 and 0,55). Thus, cubic concrete test specimens were produced, in addition to cylindrical test specimens for concrete characterization in relation to the compressive strength, specific mass, void ratio and capillary water absorption. After 645 days of casting, the cubic concrete test specimens were submitted to the chlorides attack during 308 days, totality 44 weekly cycles of immersion in chlorides aggressive solution. They were monitored, throughout this period, by means of techniques, such as: the concrete electric resistivity, the half-cell potential, the polarization resistance and the electrochemical impedance spectroscopy. At the end of the experiment, visual inspections of reinforcing steels allowed to observe their superficial aspects after attack. As general result, it was gotten that the incorporation of mineral additions to the concretes promoted significant profits in all the evaluated properties, evidencing the beneficial effect of these additions in concretes exposed to aggressive conditions, specially in those in which there are chloride ions. In this direction, the statistical analysis has shown evidences that concretes with silica fume and metakaolin achieved the best results of electrical resistivity. In relation to the half-cell potentials, the reference concrete (without mineral additions) presented the worst performance, with an indication of despassivation in the reinforcing steels accentuated fall in the values of resistance of polarization with the time, proving the susceptibility of these systems to the action of chlorides. The concrete with mineral additions did not present depassivation of the reinforcing steels meaning that these systems possess great durability and service life in relation to those without mineral additions / O presente trabalho tem como objetivo estudar o desempenho de concretos quanto à ação de íons cloreto, avaliando tanto a interveniência das adições minerais incorporadas ao concreto quanto da relação água/aglomerante (a/ag), considerando aspectos cinéticos e termodinâmicos do fenômeno corrosivo. Para tanto, desenvolveu-se uma pesquisa experimental que contemplou as seguintes variáveis: a presença de adições minerais em substituição parcial à massa de cimento (10% de sílica ativa; 25% de cinza volante; 10%, 20% e 30% de metacaulim) e a relação água/aglomerante (0,40 e 0,55). Foram moldados corpos-de-prova cúbicos, além de corpos-de-prova cilíndricos para caracterização dos concretos quanto à resistência à compressão, massa específica, índice de vazios e absorção de água por capilaridade. Após 645 dias de moldagem, os corpos-de-prova cúbicos de concreto foram submetidos ao ataque por cloretos durante 308 dias, totalizando 44 ciclos semanais de imersão em solução agressiva e posterior secagem em ambiente de laboratório. Foram monitorados, ao longo deste período, a resistividade elétrica desses concretos, os potenciais de corrosão, a resistência de polarização e a impedância eletroquímica. Ao fim do experimento, inspeções visuais à armadura permitiram observar o seu aspecto superficial após o período de ataque. Como resultado geral, obteve-se que a incorporação de adições minerais aos concretos promoveu ganhos significativos em todas as propriedades avaliadas, evidenciando o efeito benéfico dessas adições em concretos submetidos às condições agressivas, sobretudo contendo íons cloreto. Nesse sentido, a análise estatística evidenciou que os concretos com sílica ativa e com metacaulim obtiveram os melhores resultados de resistividade elétrica. Quanto aos potenciais de corrosão, os concretos de referência (sem adições minerais) apresentaram desempenho inferior, com a indicação da despassivação das armaduras e a queda acentuada nos valores de resistência de polarização com o tempo, comprovando a susceptibilidade desses sistemas à ação de cloretos. Os concretos com adições minerais não apresentaram despassivação das armaduras, denotando que esses sistemas possuem maior durabilidade e vida útil em comparação àqueles referentes aos concretos sem adição mineral, tendo em vista o ataque por cloretos

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pretextual.pdf: 140883 bytes, checksum: 5d9ee4b9b3884a0032825e604304580f (MD5) Previous issue date: 2009-09-28 / Increasing the durability of concrete structural elements is primordial, especially those related to power generation in eolic areas that are subjected to the phenomenon of reinforcement corrosion. In this context, this study aims to evaluate the overall protection ability of concrete to the phenomenon of reinforcement corrosion induced by chlorides. To this end, it was adopted a statistical program based on a fractional factorial design in which the variables studied were as follows: the water-binder ratio (0.35, 0.45 and 0.55), the type of mineral admixture (silica fume and blast furnace slag at specific levels), the type of corrosion inhibitor (calcium nitrite, sodium nitrite and amine) and the level of corrosion inhibitor (minimum and maximum recommended by each manufacturer). In the concrete investigations, the tests performed were corrosion potential, polarization resistance and electrochemical impedance. Throughout the experiments, it was possible to testify the beneficial effect of reducing the water-binder ratio. It was also possible to prove the very positive effect of the incorporation of mineral admixtures, especially of silica fume. The satisfactory performance of various inhibitors evaluated was also verified, specially when concrete contains mineral admixtures. A parallel study was conducted to make a comparative analysis of inhibitors at the same range of concentrations (at solid levels of 0.76%, 2.21% and 3.66% of the compound on the cement mass), nevertheless this study have demonstrated that fixing contents for all inhibitor is not appropriated, and the recommended dosages by the manufacturer is the best condition. As the levels recommended by manufacturers, it was found that the higher percentages have not worked well for sodium nitrite otherwise, for amine and nitrite calcium, the higher levels implied better results. Regarding the tannin inhibitor also assessed in the parallel study mentioned above (related to specific inhibitors), its good performance related to corrosion inhibition happened just for the content of 0.76% (the lowest levels). For the other contents, it was verified anomalous results. These results demonstrated that each type of corrosion inhibitor has its optimal concentration for use in concrete. Based on a cost-benefit analysis and evaluating the increase in the concrete value for cubic meter (in R$) in the presence of inhibitors at the same contents, it was verified a relative parity prices among the tested nitrites and an extremely high cost of amine. However, when performing the same analysis but using the levels recommended by the manufacturers for each inhibitor independent, it was found that the large disparity in prices between nitrite and amine was reduced considerably. An assessment of technical and economic feasibility was also performed based on the efficiency of corrosion inhibition and cost per cubic meter of concrete mixtures that did not show a typical depassivation of their stell bar up to the attack age evaluated / O aumento da durabilidade é um aspecto primordial para os elementos estruturais de concreto, em especial aqueles constituintes das estruturas de geração de energia em parques eólicos, sujeitos ao fenômeno de corrosão das armaduras. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo geral avaliar a capacidade de proteção de diferentes concretoS frente ao fenômeno da corrosão da armadura induzida por cloretos. Para tanto, foi adotado um planejamento estatístico baseado em um modelo fatorial fracionado em que as variáveis estudadas foram: a relação água/aglomerante (0,35; 0,45 e 0,55), o tipo de adição mineral (sílica ativa e escória de alto-forno, em teores específicos), o tipo de inibidor de corrosão (nitrito de cálcio, nitrito de sódio e amina) e o teor de inibidor de corrosão (mínimo e máximo recomendado por cada fabricante). Na avaliação dos concretos, foram realizados ensaios de potencial de corrosão, resistência de polarização e impedância eletroquímica. Ao longo de todo experimento foi possível constatar o efeito benéfico da redução da relação a/agl. Também foi possível verificar o efeito extremamente positivo da incorporação das adições minerais, em especial da sílica ativa. Constatou-se também o efeito positivo dos diversos inibidores avaliados, em seus teores mínimo e máximo, beneficio que se mostrou mais pronunciado quando da utilização conjunta com as adições minerais. Um estudo paralelo foi realizado para se fazer uma análise comparativa dos inibidores dentro da mesma faixa de teores empregados (teores de 0,76%; 2,21% e 3,66% de sólidos do aditivo em relação à massa de cimento), no qual se verificou que a utilização desses teores fixos para os diferentes tipos de inibidores não se mostrou tão eficiente quanto em relação à utilização dos aditivos na dosagem de recomendação do fabricante. Quanto a estes teores (recomendados pelos fabricantes), verificou-se que os percentuais mais altos não funcionaram bem para o nitrito de sódio, ao passo que para a amina e para o nitrito de cálcio os teores mais elevados resultaram em melhores resultados. Em relação ao tanino, inibidor que também foi avaliado no estudo paralelo referido anteriormente (específico sobre os inibidores), só houve algum resultado de inibição de corrosão para o teor de 0,76% (mais baixo dos teores), tendo-se obtido resultados anômalos para os outros 2 teores mais altos. Tais resultados permitiram constatar que cada tipo de inibidor de corrosão possui sua concentração ótima de utilização no concreto. Fazendo-se uma análise de custo e avaliando-se o acréscimo em Reais no valor do m3 do concreto proporcionado pelos diversos aditivos inibidores e nos teores de mesma faixa de emprego, verificou-se uma relativa paridade de preços entre os nitritos e um elevadíssimo custo da amina. No entanto, ao se realizar a mesma análise, mas utilizando os teores recomendados pelos fabricantes de cada inibidor, verificou-se que a grande disparidade de preços entre os nitritos e a amina foi reduzida de forma considerável. Uma avaliação da viabilidade técnico-econômica dos concretos também foi realizada, a partir dos dados de eficiência de inibição à corrosão e custo/m3 das misturas que não apresentaram comportamento típico de despassivação de suas armaduras até a idade de ataque considerada

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao marcus vinicius mendes.pdf: 2369089 bytes, checksum: 841841ae88caf7c6c9adb67b65e533c5 (MD5) Previous issue date: 2009-10-06 / 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-steadystate 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 absorption, water penetration under pressure, penetration of chloride ions). From this conclusion, it can be said that the inner part of concrete is composed of transition zones (aggregated interface / mortar) exposed to facilitate the entry of fluids, gases and ions. About the effect of carbonation, this affected the capillary absorption and air permeability. The results led to explain that the clogging of the pores resulting from the product of carbonation (CaCO3), promoted the refinement of the pores, thus increasing capillary force and, consequently, increasing the capillary absorption. However, for air permeability this effect has damaged the passage of air through the surface layer. Finally, it is important noting that significant correlations were found among tests that evaluated the mechanisms of mass transport, namely, penetration of chloride ions and capillary absorption, diffusion coefficient (non-steady-state migration) and capillary absorption, permeability air and water penetration under pressure, penetration of chloride ions and the diffusion coefficient. / A durabilidade das estruturas de concreto armado é prejudicada pela ação deteriorante da penetração de substâncias na forma de gases, vapores e líquidos através de poros e fissuras. Sabe-se que a água, tanto no seu estado puro ou com íons dissolvidos, como os cloretos, sulfato, dióxido de carbono ou oxigênio, pode comprometer a durabilidade das estruturas de concreto. Em estruturas de concreto armado localizadas em ambiente marítimo como, por exemplo, as torres de energia eólica, essa deterioração pode ser mais intensa e acelerada. Diante disso, no presente trabalho foram analisados concretos com diferentes adições minerais (sílica ativa e escória de alto-forno) e relações água/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 carbonatação (somente para concretos de relação a/g igual a 0,55) na camada superficial do concreto é 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: absorção de água por capilaridade (NBR 9779:1995), penetração de água sob pressão (NBR 10787:1994), permeabilidade ao ar (método de Figg), penetrabilidade de cloretos (ASTM C 1202: 2009), ensaio de migração em regime não estacionário (NT BUILD 492:1999). Como resultado constatou-se que as adições 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 difusão (migração regime não estacionário) dos concretos com o emprego de sílica ativa e escória de alto-forno, esse foi reduzido drasticamente, em torno de 11 vezes para os concretos com relação a/ag igual a 0,55, quando comparado com os concretos sem adição mineral. Quanto à região do concreto, notou-se para algumas propriedades (absorção capilar, penetração de água sob pressão, penetrabilidade de cloretos) que a região interna comportou-se melhor, de maneira inesperada, que a região do cobrimento. Diante dessa conclusão, criou-se uma hipótese para tal comportamento que consistiu em afirmar que a parte interna é composta por zonas de transição (interface agregado/pasta) expostas que facilitam a entrada de fluidos, gases e íons. Já com relação ao efeito da carbonatação, esta afetou a absorção capilar e a permeabilidade ao ar. Os resultados levaram a explicar que a colmatação dos poros, advindos do produto (CaCO3) da carbonatação promoveu o refinamento dos poros, aumentando, assim, a força capilar e, conseqüentemente, o aumento da absorção capilar. No entanto, para permeabilidade ao ar esse efeito dificultou a passagem de ar através da camada superficial. Por último, cabe destacar, que correlações importantes foram obtidas entre os ensaios que avaliaram os mecanismos de transporte de massa, a saber, penetrabilidade de cloretos e absorção capilar, coeficiente de difusão (migração regime não estacionário) e absorção capilar, permeabilidade ao ar e penetração de água sob pressão, penetrabilidade de cloreto e coeficiente de difusão.