Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1
342004.pdf: 11012500 bytes, checksum: bf7898cbf22c1982a29c7e521b58438a (MD5)
Previous issue date: 2016 / Estruturas em concreto massa são um desafio para os tecnologistas em concreto, tendo em vista que apresentam expressivas elevações de temperatura, especialmente os blocos de coroamento de edifícios de grande porte. Estes elementos são executados com concretos de alta resistência e elevados consumos de cimento, aumentando a possibilidade de ocorrer efeitos deletérios de origem térmica. A elevação de temperatura no interior das estruturas ocorre porque o calor gerado, devido as reações exotérmicas de hidratação do cimento, tem dificuldade em dissipar-se para o ambiente em função das características térmicas do concreto e do volume do maciço. O uso de materiais cimentícios suplementares, como substituir parte do cimento por cinza volante, é uma solução bastante adotada para tentar minimizar a problemática térmica. Apesar disso, as reações de hidratação do cimento e a reação pozolânica ocorrem sob elevadas temperaturas, tendo sua cinética modificada. Entretanto, mesmo para estruturas de grande volume, as centrais de concreto realizam a dosagem da mistura sob temperatura padronizada de 23±2ºC, desconsiderando os efeitos da cura térmica que o concreto é naturalmente exposto. As pesquisas envolvendo cura térmica relatam desempenho mecânico inferior dos concretos curados com relação à referência. Contudo, a maioria dos trabalhos baseia-se em marchas de cura realizadas em centrais de pré-moldados, que diferem significativamente do que ocorre no interior de maciços de concreto. Sendo assim, o presente trabalho visa demonstrar que concretos submetidos à elevação de temperatura, que naturalmente ocorre quando são utilizados em grandes estruturas, podem ser dosados com menor consumo de cimento que aqueles submetidos à cura em temperatura ambiente, para uma mesma classe de resistência. Os concretos testados foram produzidos com resistência característica de 35 e 45MPa, aos 28 dias, e receberam substituição de cimento por cinza volante nos teores 0, 15 e 30%. Foram realizadas três condições distintas de cura, sendo uma à temperatura ambiente (referência) e outros dois regimes de cura térmica. Para os sistemas térmicos, foi desenvolvido um banho térmico que executa curvas reais de aquecimento e resfriamento. A resistência à compressão dos concretos foi medida após 28 dias de cura. Além disso, também foi realizado o ensaio de termogravimetria em pastas de cimento e cinza volante, as quais foram submetidas aos regimes de cura junto com os concretos de referência. Os resultados demonstraram que a temperatura catalisou as reações de hidratação do cimento e as reações pozolânicas, obtendo-se teores de hidratos e resistência superiores aos elementos dosados a 23±2ºC, aos 28 dias. Portanto, fica a cargo do projetista a decisão se considera ou não o efeito térmico sobre a resistência do concreto. Considerando seus efeitos, existe a possibilidade de reduzir o consumo de cimento, conforme foi observado nos concretos testados e, por conseguinte, reduzir sua temperatura máxima, obtendo um custo menor, sem comprometer sua resistência mecânica aos 28 dias. Todavia, se o projetista considerar a resistência do concreto dosado a 23±2ºC, sem dúvida seria a favor da segurança com relação à resistência do concreto, mas com um custo maior e uma durabilidade porventura comprometida.<br> / Abstract : Mass concrete structures are a challenge for concrete technologists, considering that they present significant temperature increases, especially pile caps of tall buildings. They are made on concretes of high strength and large amounts of cement, increasing the possibility of occurrence of deleterious effects of thermal origin. The temperature rises because the heat generated by cement hydration exothermic reactions can not easily dissipate into the environment due to the thermal characteristics and massive volume of concrete. The use of supplementary cementitious materials as a partial replacement of cement, is a popular solution to mitigate the thermal problems. It is known that the hydration reactions of the cement and pozzolans occur at elevated temperatures, and it can modify its kinetics. However, even for high-volume structures, the concrete plants perform the mix design at room temperatures (23±2oC), and don´t consider the actual effects of thermal cure in which the concrete is naturally exposed. The studies on thermal curing reported lower mechanical performance of the cured concrete with respect to the reference. Meantime, most of the works is based on thermal curing of precast concrete elements, which is different from that occurring within the concrete mass. Thus, this study aims to demonstrate that concrete subjected to temperature increases, which naturally occurs when utilized in large concrete members, can be designed with lower cement content than that submitted to 23?cure, for the same strength class. The tested concretes were produced with characteristic compressive strength of 35MPa and 45MPa at 28 days, both with cement replacement by fly ash in contents of 0 (reference) 15 and 30%. The concretes were subjected to three different cure conditions: 23?cure (reference) and other two thermal cure systems. For thermal systems, a thermal bath was developed in order to simulate an actual heating curve. After 28 days of curing, the concrete compressive strength was evaluated. Moreover, thermogravimetry tests were carried out in pastes with cement and fly ash submitted to the same curing conditions of the correspondent concretes. The results showed that the temperature catalyses the hydration reactions of the cement and pozzolanic reactions, leading to higher amount of hydrates and strength than those of obtained in concretes cured under 23oC after 28 days. Therefore, the designer should decide whether consider or not the thermal effect on the strength of concrete. Considering its purpose, it is possible to reduce the cement content and reduce the maximum temperature of the concrete, leading to a lower cost, without compromising their mechanical strength after 28 days. Therefore, the use of compressive strength based on 28days at a 23oC curing temperature is a conservative approach in structural point of view, but leads to higher cost and it can compromise the long term durability of the structures.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/167662 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Salum, Paula de Lima |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Prudêncio Junior, Luiz Roberto |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 166 p.| il., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0029 seconds