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Previous issue date: 2013-04-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Among lots of pathologies that attack the concrete structures stands out the corrosion of the
reinforcements, that may be triggered by the phenomenon of carbonation of the concrete,
which consists in a physico-chemical process between the carbon dioxide (CO2) from the
atmosphere and the cement paste compounds, which has as main result the calcium carbonate
precipitation (CaCO3) in a region of the concrete cover, with the formation of a layer that has
less alkalinity than that not affected by this phenomenon. The carbonation moves from
outside to inside the concrete through a carbonated front, that when it reaches the depth of the
reinforcement causes destabilization of the protective passive layer, providing the onset of
the corrosion. How many researches are conducted by accelerated carbonation tests, it is of
paramount importance that the evaluation process by comparing it with data obtained from
samples that have suffered natural carbonation. Facing this reality, this research is conducted
based on samples that are exposed in the natural environment (external housed) for a period of
ten years, with the general objective of evaluating the results (coefficients and carbonation
depths) of natural carbonation process of concrete with different mineral additions,
water/binder ratios and curing conditions (moist and dry) over this period. For this realization,
samples of concrete produced in 2002, produced in Castro's dissertation (2003). The variables
included in the experimental program are: concretes with five types of mineral additions
(silica fume (10%), rice husk ash (10%), metakaolin (10%), fly ash (25%), blast furnace slag
(65%), these amounts being in partial replacement of cement mass) and the reference
concrete, without mineral addition; three water/binder relationships (0.40 , 0.55 and 0.70) and
two curing conditions (moist and dry). Measurements were made of natural carbonation
through of pH indicator based on phenolphthalein, elaborating a database along time, through
measurements with periods of exposure of 0.25 years (91 days), 0.50 years (182 days), 0.82
years (301 days), 3 years, 7 years, 9 years and 10 years, allowing comparative performance
evaluation of various concrete containing mineral additions, taking as a base carbonated
depths and natural carbonation coefficients data. The results showed that there are significant
differences of behavior between different concretes studied and that in the overall analysis of
the carbonation natural coefficients, the reference concrete showed the best alone
performance, showing that the alkaline reserve is still the predominant effect in terms of
against carbonation, but the microstructure refinement provided by additions (physical effect)
approaches such chemical aspect, as detected, for example, in concrete with metakaolin. In
the correlation between the accelerated carbonation coefficients and the natural carbonation
ones, was verified a relation of direct proportionality between the coefficients found for the
two procedures, with the coefficient signifying accelerated approximately 7.4 times the
natural ratio. The useful life predictions showed periods of time until the carbonation front
reaches the cover thickness ranging from 4 years up to 241 years, for the different concretes
and situations analyzed. / Dentre as diversas patologias que atacam as estruturas de concreto destaca-se a corrosão das
armaduras, que pode ser desencadeada pelo fenômeno da carbonatação do concreto, que
consiste em um processo físico-químico entre o gás carbônico (CO2) presente na atmosfera e
os compostos da pasta de cimento, tendo como resultado principal a precipitação do carbonato
de cálcio (CaCO3) em uma região do cobrimento, com a constituição de uma camada que
passa a ter uma alcalinidade significativamente menor do aquela não afetada por esse
fenômeno. A carbonatação avança de fora para dentro do concreto, por meio de uma frente
carbonatada, que quando atinge a profundidade das armaduras provoca desestabilização da
camada passiva protetora, propiciando assim o início da corrosão. Como muitas pesquisas são
conduzidas por ensaios de carbonatação acelerada, é de suma importância a avaliação desse
processo confrontando-o com dados obtidos de amostras que sofreram cabonatação natural.
Diante dessa realidade, esta pesquisa se conduz baseada em amostras que estão expostas no
ambiente natural (abrigado externo) por um período de dez anos, com o objetivo geral de
avaliar os resultados obtidos (profundidades e coeficientes de carbonatação) do processo de
carbonatação natural de concretos com diferentes adições minerais, relações
água/aglomerante e processos de cura (úmida e seca) ao longo desse período. Para sua
realização, foram utilizados corpos de prova de concreto armado produzidos no ano de 2002,
fruto da dissertação de Castro (2003). As variáveis contempladas no programa experimental
são: concretos com cinco tipos de adições minerais (sílica ativa (10%), cinza de casca de arroz
(10%), metacaulim (10%), cinza volante (25%) e escória alto forno (65%), sendo estes teores
em substituição parcial da massa de cimento) e mais o concreto de referência, sem adição
mineral; três relações água/aglomerante (0,40; 0,55 e 0,70) e dois procedimentos de cura
(úmida e seca). Foram realizadas medidas de carbonatação natural por meio de indicador de
pH à base de fenolftaleína, elaborando-se um banco de dados ao longo do tempo, por meio de
medidas realizadas com os tempos de exposição de 0,25 anos (91 dias), 0,50 anos (182 dias),
0,82 anos (301 dias), 3 anos, 7 anos, 9 anos e 10 anos, permitindo assim uma avaliação
comparativa de desempenho dos diversos concretos contendo adições minerais, tendo-se
como base os valores de profundidade carbonatada e os coeficientes de carbonatação natural.
Os resultados mostraram que existem diferenças significativas de comportamento entre os
diversos concretos estudados e que na análise global dos coeficientes de carbonatação natural,
o concreto de referência apresentou isoladamente o melhor desempenho, demonstrando que a
reserva alcalina ainda é o efeito preponderante em termos de combate à carbonatação, mas
que o refinamento da microestrutura proporcionado pelas adições (efeito físico) se aproxima
desse aspecto químico, como se tem, por exemplo, nos concretos com metacaulim. Na
correlação entre os coeficientes de carbonatação acelerado e natural, verificou-se uma relação
de direta proporcionalidade entre os coeficientes encontrados para os dois procedimentos,
com o coeficiente acelerado significando aproximadamente 7,4 vezes o coeficiente natural. Os
prognósticos de vida útil mostraram períodos de tempo estimado até a frente de carbonatação
atingir a espessura de cobrimento variando desde 4 anos até 241 anos, para os diversos
concretos e situações analisadas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/3448 |
| Date | 29 April 2013 |
| Creators | Ferreira, Murillo Batista |
| Contributors | Cascudo, Oswaldo, Carasek, Helena, Cascudo, Oswaldo, Hasparyk, Nicole Pagan, Isaia, Geraldo Cechella |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Civil - EEC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 6915322422128222104, 600, 600, 600, 600, 724087251626315585, -8752296697002758244, 2075167498588264571 |
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