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Au regard de son importante résistance mécanique mais surtout de ses capacités de confinement potentielles conférées par une microstructure compacte, le béton s’avère le matériau le plus adapté pour composer la barrière ouvragée de la structure de stockage et l’enrobage de certains déchets radioactifs. La connaissance des propriétés de diffusion et de microstructure de ces matériaux cimentaires sont donc des éléments indispensables à l’étude de leurs durabilités à long terme. Dans un contexte plus particulier de confinement des déchets de faible à moyenne activité, l'utilisation des formulations avec ajout de fumée de silice (FS) s'avère d'une grande importance. La démarche expérimentale consiste d’abord à sélectionner des formulations de pâtes et de mortiers à tester en diffusion HTO. Leurs compositions initiales (rapport e/liant, teneur en FS, teneur en sable et granulométrie du sable) ont été variées de telle façon à balayer des microstructures et des propriétés diffusives différentes, et à voir l’influence de chaque paramètre (eau, FS, teneur et granulométrie du sable) sur l’évolution de la diffusivité au sein de ces matériaux. La microstructure a été investiguée afin d’interpréter les valeurs des coefficients de diffusion obtenus. Différentes techniques complémentaires ont été utilisées pour caractériser cette structure poreuse (porosimétrie à l’eau, au mercure, l’adsorption d’azote,), pour vérifier la réactivité de la FS (ATG, MEB associé à l’EDS), et pour déterminer le profil de porosité au niveau de l’ITZ (MEB associé à l’analyse d’images).Le lien entre les propriétés de la microstructure et le coefficient de diffusion a ensuite été discuté. L’objectif ultime étant de trouver un lien entre les propriétés de la microstructure et les paramètres de transport nous permettant, in fine, à partir d’une simple caractérisation, d’estimer le DeHTO du béton, très difficile à obtenir par l’essai en cellules de diffusion HTO. D’autres tentatives ont également été faites pour essayer d’évaluer ce coefficient de béton, comme la démarche de modélisation multi-échelle (de l’échelle des hydrates au modèle 3D), ou la diffusion d’autres éléments (en l’occurrence ici de gaz O2 et N2).La présente étude montre que des agglomérats de fumée de silice (slurry) observés dans la pâte de ciment et dans le mortier à faible teneur volumique en sable normalisé (ici 10%), impactent les rôles filler et pouzzolanique de la FS et par conséquent les paramètres de durabilité de ces matériaux. Cependant, la présence d’une forte teneur en granulats (>30%) pendant le malaxage du mortier améliore considérablement la dispersion des particules de FS et aide à cisailler et à briser ces agglomérats en fournissant une meilleure homogénéité du mélange et en améliorant les propriétés microstructuraux et diffusionnels. Il a également été montré que l’utilisation de la FS sous forme slurry dans un mélange cimentaire est malgré tout nettement meilleure que la FS densifiée, communément utilisée dans la littérature. Des relations DeHTO et rayon critique, ou DeHTO et porosité accessible au mercure ont était établies et ont permis d’approcher plus ou moins des coefficients de diffusion HTO de bétons avec et sans ajout de FS. / Thanks to its high mechanical strength and its potential containment capacity conferred by a compact microstructure, concrete is considered as the most suitable material to compose the engineered barrier of some radioactive waste storage structure. Knowledge of diffusion properties and microstructure of these cementitious materials is then essential to study their long-term durability. In a more specific context of low and intermediate waste management, the use of formulations containing silica fume (SF) appears of great importance. The experimental approach consists in selecting many formulations of pastes and mortars to test by the HTO through-out diffusion test. Their initial compositions (water to binder ratio, SF content, sand content and particle size) were varied in order to browse different microstructures and diffusion properties, and to see the influence of each parameter (water, SF, content and grain size of sand) on the evolution of diffusivity within these materials. The microstructure was investigated to interpret the obtained values of diffusion coefficients. Different complementary techniques have been used to characterize the porous structure (water and mercury intrusion porosimetry, nitrogen adsorption), to verify SF reactivity (TGA, SEM associated to EDS) or to determine the profile porosity at ITZ (SEM combined with image analysis).The relationship between microstructure and diffusion coefficients (DeHTO) was then discussed. The ultimate goal was to find a link between microstructure properties and transport parameters to estimate from a simple characterization, the DeHTO of concrete, difficult to get from HTO diffusion cells test. Other attempts have also been made to try to assess the concrete diffusion coefficient, such as the multi-scale modeling approach (the scale of hydrates 3D model), or the diffusion of other elements ( like oxygen or nitrogen).This study shows that silica fume agglomerates (slurry) observed in cement paste and mortar with low standardized sand content (10%), impact the filler and pozzolanic roles of the SF and therefore sustainability parameters of these materials. On the other side, the presence of high aggregates content (> 30%) during mortar’s mixing greatly improves the dispersion of SF particles and helps shearing these agglomerates by providing better homogeneity of the mixture and enhancing microstructural and diffusional properties. It was also shown that the use of the SF as a slurry form in a cementitious mixture is still significantly better than the use of the densified FS, commonly used in the literature. Relations between the DeHTO and the critical pore radius, or the DeHTO and mercury porosity have been established and helped to estimate more or less the HTO diffusion coefficients of two concretes with or without SF.

The aim of this study was to assess the strength, durability properties and corrosion resistance of concrete samples using supplementary cementitious blended materials. In this investigation, three supplementary concrete materials (SCMs) were used together with ordinary Portland Cement (OPC) to form cementitious blends at different proportions. The supplementary materials are silica fume (SF), ground granulated blast furnace slag (GGBS) and fly ash (FA). Sixteen (16) different proportions of the cementitious blends were produced. Tests carried out on concrete samples include slump test, compressive strength, oxygen permeability, sorptivity, porosity, chloride conductivity test, resistance to chloride and sulphate attack. The electrode potentials of tested samples were also observed using electrochemical measurements. Concrete specimens prepared with 10%, 20%, 30%, 40%, up to 60% of blended cements replacement levels were evaluated for their compressive strength at, 7, 14, 28, 90 and 120 days while the specimens were evaluated for durability tests at 28, and 90 days respectively. The results were compared with ordinary Portland cement concrete without blended cement. Voltage, and temperature measurements were also carried out to understand the quality of concrete. The corrosion performance of steel in reinforced concrete was studied and evaluated by electrochemical half-cell potential technique in both sodium chloride, and magnesium sulphate solutions respectively. The reinforced concrete specimens with centrally embedded 12mm steel bar were exposed to chloride and sulphate solutions with the 0.5 M NaCl and MgSO4 concentrations respectively. An impressed voltage technique was carried out to evaluate the corrosion resistance of the combination of quaternary cementitious blended cement, so as to get the combination with optimum performance. Improvement of strength, durability, and corrosion resistance properties of blended concrete samples are observed at different optimum percentages for binary, ternary and quaternary samples. The effect of cementitious blends is recognized in limiting the corrosion potential of the tested SCM concrete samples. Generally, the cementitious blends with limited quantity of SF to 10% have the potential to produce satisfactory concrete. These should however be used for low cost construction, where high quality concrete is not required. / Civil and Chemical Engineering / M. Tech. (Chemical Engineering)

The repair of reinforced concrete structures attracts more and more attention of researchers and constructors who see an ever growing number of pathologic phenomenons on several constructions that make use of this widely accepted material. The wrong notion which claims the concrete is an eternal and unchangeable matter has been definitively substituted by the fact that it s a dynamic and complex substance, vulnerable to several aggressive compounds which modify and cause damage to its chemical and physical structure. The present work intended to gather data about the performance of silica fume as a chemical admixture to mortars under the marine atmosphere in the tidal zone, and also evaluate if the magnesium sulfate has any major role in the development of the mortar s properties. To achieve the objectives of the study two groups of mortar were made, one used silica in its composition, and the other didn t. The mortar was cast in cylindrical and prismatic molds to, later, be subjected to natural drying and wetting cycles in the sea coast of Maceió. The cylindrical specimens were 10 x 5 cm and the prismatic ones were 50 x 15 x 4 cm and had reinforcement inside. The tests were conducted in the ages of 14, 28, 91, 135 and 180 days and concerned measuring the compressive, tensile and elastic modulos of the samples and also determine the corrosion potential of the reinforced mortar using the ASTM C 876-91 method. As an addition, X-Ray diffraction tests were conducted to verify if the compounds within the mortars had change and help explain the results from the earlier experiments. Results show that the silica fume mortars developed lower compressive strength than ordinary Portland cement mortars. The tensile strength tests displayed more balanced values for both mortars, with the ordinary exhibiting less strength than its silica fume counterpart at 91 and 135 days, but catching up with it (even slightly surpassing it) at latter ages. X-ray diffraction indicates changes on the phases of the hydrated paste. The analysis of the results suggests that cement mortar with silica fume addition doesn t present the same behavior related to ordinary cement mortar / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O reparo de estruturas de concreto armado atrai cada vez mais a atenção de pesquisadores e construtores que vêem um número crescente de fenômenos patológicos em diversas construções com este material. A noção errônea de que o concreto é um material eterno e imutável foi substituída pelo fato de que ele é uma substância dinâmica e complexa, vulnerável a muitos compostos agressivos que modificam e causam dano à sua estrutura química e física. O presente trabalho propôs-se a coletar dados sobre o comportamento da sílica ativa como uma adição mineral a argamassas expostas ao ambiente marinho, na zona de variação da maré, e também avaliar se o sulfato de magnésio participa de alguma maneira no desenvolvimento das propriedades da argamassa. Para alcançar os objetivos do estudo dois grupos de argamassas foram feitos, um de argamassa convencional e o outro usando sílica em sua composição. Corpos de prova cilíndricos (10 x 5 cm) e prismáticos (50 x 15 x 4 cm com armadura de aço) foram sujeitos a ciclos naturais de molhagem e secagem no litoral de Maceió. Os testes foram feitos nas idades de 14, 28, 91, 135 e 180 dias e compreenderam medir a resistência à compressão, à tração e o módulo de elasticidade das amostras. Ensaios de potencial de corrosão foram conduzidos nas placas de argamassa armada de acordo com a ASTM C 876 91 e análise por difração de raios X foram efetuadas para verificar mudanças nos compostos das argamassas. Resultados mostram que, ao fim do período de testes, a argamassa com sílica desenvolveu resistência à compressão menor quando comparada à argamassa convencional. A resistência à tração mostrou resultados mais equilibrados, com alguma vantagem para a argamassa com sílica. Análise da difração de raios X sugere possíveis mudanças nas fases da argamassa com sílica. Os resultados apontam que o uso de sílica ativa em matriz cimenticia aplicada em ambiente marinho não apresenta o mesmo desempenho quando comparado a matriz cimenticia convencional.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of agro-industrial by-products with pozzolanic properties has become an alternative in the cement industry because of the increasing consumption of cement, aiming at the rational use and sustainability of the mines that produce raw materials for the production of clinker and longer life of concrete structures. This research investigates the influence of the curing period and of the use of rice husk ash with different contents of graphitic carbon on the compressive strength, total shrinkage and chloride penetration of concretes with high early age strength cement. The levels of replacement of Portland cement adopted were 0%, 5%, 10%, 20% and 30%, the water/binder ratios of 0.35, 0.50 e 0.65 and the wet curing periods of 3 and 7 days. A mixture containing 10% of silica fume to replace Portland cement was used as benchmark. Compressive strength was obtained by a compressive test using cylindrical specimens (Ø 100 mm x 200 mm) according to NBR 5738 and 5739 standards for the ages of 28 and 91 days. The determination of shrinkage was made according to the recommendations of ASTM C-157 (ASTM, 2006) and ASTM C-490 (ASTM, 2004) in test specimens with 100 mm x 100 mm x 285 mm evaluated at the ages of 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 and 182 days. Before being immersed in saline, the test specimens were dried for 91 days. Based on the findings, it has been found, for all mixtures investigated, that the increase in the wet cure period led to higher compressive strength values, lower shrinkage values and reduced chloride penetration for the investigated mixtures. The opposite behavior was observed with the increase of w/b ratio. The mixtures containing rice husk ash of lower contents of graphitic carbon (light-colored) showed the highest values of compressive strength. However, analysis at equal content of replacement shows that this behavior varies according to the a/agl ratio, age at test and curing period, not indicating a general tendency. This behavior is also valid for analysis of mixtures with rice husk ash and silica fume. In the test of shrinkage and chloride penetration following shrinkage, the mixtures of rice husk ash of lower contents of graphitic carbon have shown, in general, better performance, with lower shrinkage values and reduced chloride penetration. / A utilização de subprodutos agroindustriais com características pozolânicas tem sido uma das alternativas encontradas diante do crescente consumo de cimento, visando à racionalidade e à sustentabilidade das jazidas fornecedoras de matérias-primas para produção do clínquer e à maior vida útil das estruturas de concreto. Nesta pesquisa, investiga-se a influência do período de cura e da utilização de cinza de casca de arroz com diferentes teores de carbono grafítico na resistência à compressão axial, retração total e penetração de íons cloreto de concretos com cimento Portland de alta resistência inicial. Os teores de substituição ao cimento Portland adotados foram de 0%, 5%, 10%, 20% e 30%, as relações água/aglomerante de 0.35, 0.50 e 0.65 e os períodos de cura úmida de 3 e 7 dias. Uma mistura com 10% de sílica ativa em substituição ao cimento Portland foi empregada como parâmetro de comparação. A resistência à compressão axial foi avaliada em corpos de prova cilíndricos (Ø 100 mm x 200 mm) segundo as normas NBR 5738 e 5739, para as idades de 28 e 91 dias. A determinação da retração foi feita conforme recomendações da ASTM C-157 (ASTM, 2006) e ASTM C-490 (ASTM, 2004) em corpos de prova de dimensões 100 mm x 100 mm x 285 mm avaliados nas idades de 7, 14, 21, 28, 35, 56, 91 e 182 dias. A avaliação de penetração de íons cloreto (imersão em solução salina) foi realizada nas idades de 7, 14, 28, 56 e 91 dias. Antes de serem imersos em solução salina, os corpos de prova foram submetidos a um período de secagem de 91 dias. Dos resultados obtidos, constatou-se, para todas as misturas investigadas, que o aumento do período de cura úmida resultou em maiores valores de resistência à compressão, menores valores de retração e menor penetração de íons cloreto para as misturas investigadas. Comportamento contrário foi observado com o aumento da relação a/ag. As misturas compostas com CCA de menor teor de carbono grafítico (clara) apresentaram os maiores valores de resistência à compressão, contudo, quando se analisa em igualdade de teor de substituição, esse comportamento varia em função da relação a/agl, idade de ensaio e prazo de cura, não apresentando uma tendência geral. Esse comportamento também é válido quando se analisa as misturas com CCA e SA. No ensaio de retração e de penetração de cloretos após retração, as misturas compostas com CCA de menor teor de carbono grafítico apresentaram, no geral, melhor desempenho com menores valores de retração e de penetração de cloretos.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-10-18T11:59:04Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alex Mizael Martins - 2016.pdf: 6652239 bytes, checksum: 06fc65f07d3460875f7ecd163b128a49 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-10-18T12:00:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Alex Mizael Martins - 2016.pdf: 6652239 bytes, checksum: 06fc65f07d3460875f7ecd163b128a49 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-18T12:00:09Z (GMT). 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In this sense, the present work evaluates the mechanical properties, the mechanisms of transport of chlorides and the performance in relation to the corrosion of the reinforcement, in concretes that contain high performance pozolanic mineral additions, in order to evaluate the influence of the presence of these additions in these properties. Three different study mixes were developed containing respectively, 9% of silica fume in composition with 1% of nanosilica, 5% of a high fineness metakaolin in composition with 5% of a slightly less fine metakaolin, both with high pozzolanic activity and a mix containing only 10% of the finest metakaolin, in addition to a reference mix. Analyzes related to the chloride transport are presented: penetrability and diffusion; analyzes related to the corrosion of reinforcement: induction of corrosion by aggressive solution wetting cycles and air drying, surface electrical resistivity of concrete and corrosion potential, besides the mechanical characterization. The concretes with incorporation of pozzolanic addition showed, in general, improvements in the mechanical properties. In the chloride transport properties and corrosion performance of the reinforcements, the improvements from the mineral additions were significant. Thus, it was concluded that the incorporation of the different mineral additions studied in the present work significantly altered the properties of the concrete, with a positive highlight for the properties associated with durability, in which the benefits of using mineral addition are more pronounced. / A introdução da energia eólica na matriz energética brasileira é de suma importância para a política energética nacional. Nesse contexto, a viabilidade das torres eólicas é questão fundamental. No Brasil essas torres são construídas, principalmente, em concreto armado em regiões de alta agressividade (regiões litorâneas, por terem maior potencial eólico) e, portanto, faz-se necessário o desenvolvimento de concretos de alto desempenho que sejam capazes de resistir às ações ambientais às quais são submetidos, principalmente à ação dos cloretos, de maneira que essasestruturas atinjam a vida útil de projeto previamente definida, garantindo assim a viabilidade das torres. Nesse sentido, o presente trabalho avalia as propriedades mecânicas, os mecanismos de transporte de cloretos e o desempenho em relação à corrosão das armaduras, de concretos que contêm adições minerais pozolânicas de alto desempenho, a fim de avaliar a influência dessas adições nessas propriedades. Foram elaborados três diferentes proporcionamentos de estudo contendo respectivamente, 9% de sílica ativa em composição com 1% de nanossílica, 5% de um metacaulim de elevada finura em composição com 5% de um metacaulim um pouco menos fino, ambos de elevada pozolanicidade e um proporcionamento contendo exclusivamente 10% do metacaulim de maior finura, além de um proporcionamento de referência. São apresentadas análises relacionadas ao transporte de cloretos: penetrabilidade e difusão; análises relacionadas à corrosão das armaduras: indução da corrosão por meio de ciclos de molhagem em solução agressiva contendo cloretos, medidas de resistividade elétrica superficial do concreto e potencial de corrosão, além da caracterização mecânica. Os concretos com incorporação de adição pozolânica apresentaram, em geral, melhorias em suas propriedades mecânicas. Já nas propriedades de transporte de cloretos, as melhorias advindas das adições minerais foram mais significativas, assim como no desempenho em relação à corrosão das armaduras. Desse modo, concluiu-se que a incorporação das diferentes adições minerais estudadas no presente trabalho alterou significativamente as propriedades do concreto, com destaque positivo para as propriedades associadas à durabilidade, nas quais os benefícios do uso da adição mineral são mais pronunciados.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-05-04T19:01:17Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marina Augusta Malagoni de Almeida - 2016.pdf: 12520522 bytes, checksum: 853486dc2fbdd4513ff1c2cf33d112b0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-05T12:57:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marina Augusta Malagoni de Almeida - 2016.pdf: 12520522 bytes, checksum: 853486dc2fbdd4513ff1c2cf33d112b0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T12:57:04Z (GMT). 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In this sense, the present study evaluates the mass transport mechanisms (permeability and absorption) that takes place inside the concrete containing mineral pozzolanic admixtures of high performance, in order to evaluate the influence of the presence of these additions in these properties. Three different study mixes were prepared containing, respectively, 9% of silica fume in composition with 1% of nanossílica, 5% of a metakaolin with high fineness in composition with 5% of a metakaolin slightly less fine, both with high pozzolanic activity, a mix containing only 10% of the metakaolin with higher fineness, and a reference proportioning. The analysis presented in this work involve the scanning electron microscope (SEM) to characterize the internal structure of the material, the trace reconstruction test to analyze the aggregate/binder ratio in the regions of the cover and the interior of concrete, and the analyzes related to the mass transport: water absorption by immersion and capillarity and the air permeability obtained by the Figg’s method, in addition to the mechanical characterization. The concrete with addition of pozzolanic admixtures showed significant improvements in compressive strength, in the modulus of elasticity, in the air permeability and in the refinement of pores. Furthermore, the evaluation of the microstructure by scanning electron microscope showed that the use of mineral admixtures may cause an improvement in the adhesion and in the densification of the transition zone between aggregate and cement paste. The trace reconstitution test showed that the concrete cover has lower ratio aggregate/binder, which corroborates the results of the capillary absorption test in which it was found that the cover of concrete presents a mean capillarity absorption lower than the interior region. Thus, it was concluded that the incorporation of the different mineral admixtures studied in this work significantly alter the properties of concrete, with positive emphasis on the properties related to the durability, in which the benefits of using mineral admixtures is more pronounced and, in addition, it was also concluded that the concrete cover presents itself more favorable to the durability than the interior region. / A atual crise hídrica brasileira, gerada pelo baixo nível dos reservatórios, tem ameaçado a produção energética nacional. Frente a esse problema, as torres eólicas se apresentam como uma solução viável. Sabe-se que essas torres são construídas em regiões de alta agressividade e, portanto, faz-se necessário o desenvolvimento de concretos de alto desempenho que sejam capazes de resistir às ações ambientais às quais são submetidos de maneira que essas estruturas atinjam a vida útil de projeto previamente definida, garantindo a viabilidade das torres. Nesse sentido, o presente trabalho avalia as propriedades mecânicas e os mecanismos de transporte de massa (permeabilidade e absorção) que ocorrem no interior dos concretos que contêm adições minerais pozolânicas de alto desempenho, com o intuito de avaliar a influência da presença dessas adições nessas propriedades. Foram elaborados três diferentes proporcionamentos de estudo contendo respectivamente, 9% de sílica ativa em composição com 1% de nanossílica, 5% de um metacaulim de elevada finura em composição com 5% de um metacaulim um pouco menos fino, ambos de elevada pozolanicidade e um proporcionamento contendo exclusivamente 10% do metacaulim de maior finura, além de um proporcionamento de referência. São apresentadas análises em microscópio eletrônico de varredura (MEV) visando à caracterização da estrutura interna do material, reconstituição de traço com vistas à análise do teor de agregado/ligante nas regiões do cobrimento e do interior do concreto, análises relacionadas ao transporte de massa: absorção de água por imersão e por capilaridade e permeabilidade ao ar pelo método de Figg, além da caracterização mecânica. Os concretos com incorporação de adição pozolânica apresentaram melhorias significativas na resistência à compressão, no módulo de elasticidade, na permeabilidade ao ar e no refinamento dos poros. Além disso, a avaliação da microestrutura por meio de microscopia eletrônica de varredura mostrou que o uso das adições minerais pode ter causado densificação e melhoria na aderência da zona de transição entre os agregados e a pasta de cimento. O ensaio de reconstituição de traço mostrou que a região do cobrimento apresenta menor relação agregado/ligante, o que corrobora o resultado do ensaio de absorção capilar, em que se constatou que a região do cobrimento apresentou absorção capilar média inferior à região do interior. Assim, se concluiu que a incorporação das diferentes adições minerais estudadas no presente trabalho alterou significativamente as propriedades do concreto, com destaque positivo para as propriedades associadas à durabilidade, nas quais os benefícios do uso da adição mineral são mais pronunciados e, além disso, também se concluiu que a região do cobrimento se apresenta mais favorável à durabilidade que a região interna.

This work is devoted to describe the possibilities of mechanical activations of admixtures used in concrete. Then, the verification options of grind fly ash, both from brown and black coal, from the classical as well as fluidized combustion and examination their impact on physical and mechanical properties of concrete, especially on long-term development to old age 180 days. Further attention is paid to assessing the impact of the use of mechanically activated fly ash on hydration heat evolution and the associated volume changes in the age of 1 to 90 days. In this work are presented the results of basic technological tests on concretes using admixtures, especially fly ash.

Atualmente, um dos principais problemas ligados às estruturas de concreto armado é a corrosão da armadura, especialmente devido à ação dos íons cloreto. Sua incidência no contexto das principais manifestações patológicas encontradas nas construções é bastante significativa, chegando a atingir índices de 50% em algumas regiões brasileiras. Além disso, o custo do reparo ou da reabilitação das estruturas deterioradas, em alguns casos, pode ser superior ao de uma estrutura nova. Com o objetivo de aumentar a vida útil das estruturas de concreto e diminuir o índice de ocorrência da corrosão de armaduras, esta pesquisa verifica o comportamento de concretos com adições minerais quanto à eficiência na proteção do aço contra a corrosão induzida por íons cloreto, em relação ao concreto sem adição. Para a produção dos concretos de alto desempenho (CAD), foram utilizados dois tipos de adições: a sílica de Fe-Si ou silício metálico (SFS), já comercialmente disponível, e a sílica extraída da casca de arroz (SCA), produzida em laboratório. Assim, além de proporcionar uma barreira física à entrada de agentes agressivos na camada de cobrimento, a utilização desses concretos contribui para a diminuição da poluição ambiental, uma vez que as adições estudadas são resíduos. Para tanto, foram realizados ensaios mecânicos e relacionados à durabilidade, tais como: absorção de água, resistência à penetração de cloretos, frente de penetração, teor total de cloretos e resistividade elétrica dos concretos. Na análise do processo de corrosão, duas técnicas foram empregadas: potencial de corrosão e espectroscopia por impedância eletroquímica. Em relação à microestrutura, foram realizados ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio, difratometria de raios X, termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos no controle da corrosão pelo ataque de íons cloreto foram favoráveis ao uso das adições em substituição ao cimento Portland, uma vez que os concretos com adições superam os resultados obtidos nos concretos sem sílica (ainda que a SFS tenha proporcionado melhor desempenho em algumas propriedades), indicando alta capacidade dos CAD em proteger o aço frente à ação de íons cloreto. Dentre os tipos de cimento utilizados, o CP V ARI RS mostrou-se mais eficiente que o CP V ARI Plus, bem como apresentou melhor sinergia com a SCA. A técnica de espectroscopia eletroquímica pode ser utilizada em CAD, porém deve-se minimizar os efeitos da alta resistividade do material, especialmente quando se utiliza a SFS. / Nowadays, one of the main problems in reinforced concrete structures is steel corrosion, especially due to the action of chloride ions. Its incidence among the main pathologies is quite significant, reaching indexes of 50% in some Brazilian areas. Besides, the cost of repair or rehabilitation of deteriorated structures, in some cases, can be higher than a new structure. To increase the service life of concrete structures and reduce the occurrence of steel corrosion, this work verifies the behavior of concretes with mineral additions in protecting the steel against the corrosion induced by chloride ions, in comparison to concretes without addition. For the production of high performance concretes (HPC), two addition types were used: silica fume (SF), already commercially available, and silica extracted from rice husk (SRH), produced in laboratory. Thus, besides providing a physical barrier to the aggressive agents in the concrete cover, the use of such concretes contribute to decrease the environmental pollution, since the additions studied are residues. Mechanical and durability tests were accomplished, such as water absorption, chloride penetration resistance, chloride penetration depth and concentration and electric resistivity of concretes. In the analysis of corrosion process, two techniques were used: open circuit potential and electrochemical impedance spectroscopy. Regarding the microstructure, tests of mercury intrusion porosimetry, X-ray diffraction, termogravimetry and scanning electron microscopy were conducted. The results obtained in the control of steel corrosion by chloride ions were favorable to the use of the additions in substitution to the portland cement. Both concretes with additions showed better performances than the concretes without silica, indicating high capacity of HPC to protect against the steel corrosion in reinforced concrete structures. Concerning the types of cement used, CP V ARI RS showed to be more efficient than CP V ARI Plus and presented better synergy with SRH. The electrochemical impedance spectroscopy technique can be used in HPC, however the effects of the high resistivity of the material should be minimized, especially when silica fume is used.

A reação álcali-agregado é uma manifestação patológica diretamente ligada à seleção dos materiais (cimento, agregados miúdo e graúdo, água e aditivos) que pode comprometer a durabilidade das estruturas de concreto, uma vez que a interação desses materiais e as condições ambientais é que vão conferir ao concreto determinadas propriedades ligadas à sua vida útil. A reação entre os hidróxidos alcalinos solubilizados na fase líquida dos poros dos concretos e alguns agregados reativos é lenta e resulta em um gel que, ao se acumular em vazios do concreto e na interface pasta-agregado, na presença de água, se expande, exercendo pressão interna no concreto. Ao exceder a resistência à tração do concreto, a pressão interna pode promover fissurações. A reação álcali-agregado requer a atuação conjunta de água, agregado reativo e álcalis. Sua prevenção pode ser feita a partir da eliminação de um dos fatores, ou seja, a partir do emprego de agregados inertes ou de cimentos com baixos teores de álcalis ou isolamento da umidade. Na impossibilidade de eliminar um dos fatores, medidas preventivas devem ser tomadas para o emprego de agregados reativos em obras de construção civil. Entre essas, destacam-se a utilização de cimentos com baixos teores de álcalis ou a de cimentos com adições ativas mitigadoras da reação álcali-agregado: escória de alto-forno, cinza volante, metacaulim e sílica ativa, que foi o objeto de pesquisa do presente trabalho. No programa experimental foram analisados dois tipos de agregado potencialmente reativos com os hidróxidos alcalinos: EDVDOWR e PLORQLWR_ JUDQtWLFR. O primeiro, proveniente de rocha ígnea, tem como constituintes deletérios vidro, clorofeíta, calcedônia (sílica criptocristalina), que dará origem à reação do tipo iOFDOL_VtOLFD. O agregado milonito granítico provém de rocha metamórfica, tem como constituintes deletérios quartzo microgranular, quartzo recristalizado, quartzo com extinção ondulante e quartzo e feldspato deformados, que dará origem ao tipo de reação iOFDOL_VLOLFDWR. Com o objetivo de avaliar a eficiência de adições ativas em mitigar as reações, os agregados foram combinados com 16 cimentos com adições ativas. Escória de alto-forno foi adicionada a 15%, 30%, 45% e 60% e cinza volante, a 10%, 15%, 25% e 35%, teores normalmente encontrados nos cimentos brasileiros. Metacaulim foi adicionada a 5%, 10%, 15% e 20%, e sílica ativa, a 5%, 10% e 15%, teores representativos da faixa normalmente adicionada diretamente a concretos. Todos os materiais utilizados foram caracterizados química, física e mineralogicamente, incluindo a análise petrográfica dos agregados. As barras de argamassa foram analisadas ao MEV, microscópio óptico de luz transmitida, realizaram-se ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio e análises térmicas para quantificar a teor de portlandita residual, e determinou-se o teor de álcalis dentro das barras após a realização dos ensaios para verificar a migração de íons de sódio. Os resultados indicam que a eficiência das adições ativas varia de acordo com a composição química e mineralógica das adições, da proporção desse material no cimento, e do grau de reatividade do agregado. / The alkali-aggregate reaction is a pathologic manifestation that can induce the premature distress and loss in serviceability of concrete structures affected. It is directly associated to the selection of materials (cement, coarse and fine aggregates, water and additives), as the interaction between these materials and environmental condition will grant the concrete some of the properties related to its service life. The slow reaction between alkali hydroxides soluble in the liquid phase within concrete pores and reactive aggregates gives rise to a gel that piles up within concrete voids and the aggregate-paste interface. In presence of water, the gel expands and exerts internal pressure in the concrete. When the internal pressure exceeds the tensile strength, cracking may come up as result. The alkali-aggregate reaction requires the action of water, reactive aggregate and alkalis altogether. Prevention can be carried out by eliminating one of these factors, i.e. employing either inert aggregates or lowalkali cements, or keeping the concrete away from moisture. Otherwise, preventive measures must be taken when reactive aggregates are used in civil construction works, such as the use of low-alkali cements or composite cements bearing alkaliaggregate- reaction mitigating admixtures: blast-furnace slag, fly ash, metakaolin and silica fume, which are the object of the present research. The experimental work included the analysis of two potentially reactive aggregates to alkali hydroxides: basalt and granite milonite. The igneous basalt carries deleterious constituents such as glass, chloropheite (cryptocrystalline silica), that will give rise to the DONDOL_VLOLFD type reaction while the metamorphic granite milonite carries micro granular, recrystallized, undulate-extinction-bearing quartz and deformed feldspar grains, that give rise to DONDOL_VLOLFDWH type reaction. Aiming at evaluating how efficient in mitigating these reactions the active admixtures are, these aggregates were mixed with 16 composite cements. The contents of admixtures followed those usually found in Brazilian industrial cements for blast-furnace slag (15%, 30%, 45%, 60%) and fly ash (10%, 15%, 25%, 35%), and those generally added directly to concrete for metakaolin (5%, 10%, 15%, 20%) and silica fume (5%, 10%, 15%). All materials were characterized for their chemical composition, physical properties and mineralogy. Petrography was carried out on the aggregates. The mortar bars were analyzed at the scanning electronic and transmitted-light optical microscopes. Mercury-intrusion porosimetry and thermal analyses were carried out to quantify residual portlandite. The alkali content within the bars was determined in order to verify migration of Na+ ions. The results show that the efficiency of active admixtures varies according to their chemical and mineralogical composition and proportioning in cement, and to the aggregate reactivity.