ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO DO CONCRETO CARBONATADO RESUMO

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1 ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO DO CONCRETO CARBONATADO R. O.G.MARTINS [UFV]; G.E. S. de LIMA [UFV]; L. G.PEDROTI* [UFV]; R. de C. S. S.ALVARENGA[UFV]; W. E. H.FERNANDES[UFV]; J.M.F.de CARVALHO [UFV] *Av. Peter Henry Rolfs, s/n - Campus Universitário, Departamento de Engenharia Civil, Viçosa/MG, CEP: leonardo.pedroti@ufv.br Universidade Federal de Viçosa - UFV RESUMO A durabilidade das estruturas de concreto é influenciada pela ação dos agentes agressivos que ao entrar em contato com o concreto e com as barras de aço reduzem sua vida útil. Neste trabalho utilizou-se como agente agressivo o CO 2, que ao entrar em contato com o concreto, inicia um processo de carbonatação, reduzindo seu ph, do concreto e provocando a despassivação das armaduras e consequentemente seu processo de corrosão. Amostras de concreto foram ensaiadas em uma câmara de carbonatação, com três diferentes relações água/cimento (0,45; 0,55; 0,65). Os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de resistência a compressão, onde foi possível verificar a influência da carbonatação na resistência do concreto e avaliar a influência da relação água/cimento com a profundidade de penetração da frente de carbonatação. Palavras-chave: durabilidade; carbonatação; relação agua cimento. INTRODUÇÃO A carbonatação do concreto é um dos principais fatores que afetam a durabilidade das estruturas de concreto. Este processo ocorre quando o dióxido de carbono (CO 2 ) da atmosfera penetra nos poros de concreto e reage com o hidróxido de cálcio (CaOH 2 ) da pasta de cimento. (1) A carbonatação reduz o ph do concreto na proximidade do aço, destruindo a camada de proteção. Quando íons cloreto são introduzidos a partir de condições ambientais adversas, tais como sais de água salgada ou de degelo, a camada de passividade é destruído eo aço corrói, mesmo em altos valores de ph. (2) Com o aumento do número de estruturas de concreto armado afetadas pela corrosão da armadura devido a carbonatação da cobertura de concreto foram desenvolvidos métodos que aumentam a durabilidade das 3100

2 estruturas. Tais como as pinturas poliméricas desenvolvidas para serem utilizadas diretamente nas armaduras. Entretanto, os testes de resistência á carbonatação sob concentração ambiente de CO 2,são lentos, podendo durar anos. Uma vez que o tempo disponível para o teste é geralmente curto, é necessário acelerar o ensaio. O processo de aceleração da carbonatação é realizado adicionando concentrações de CO 2 superiores à encontrada na atmosfera em ambientes controlados. Estudos recentes indicam que a concentração de dióxido de carbono na atmosfera supera a marca dos 400ppm desde abril de (3) Neste trabalho foi realizado uma carbonatação acelerada com a proposta de verificar o desenvolvimento da frente de carbonatação em concreto com diferentes relaçõeságua/cimento. MATERIAIS E MÉTODOS Para realização deste trabalho três traços de concreto com relação água/cimento diferentes (0,45; 0,55 e 0,65) foram produzidos, utilizando o cimento CP II F Tupi. Os traços foram executados no Laboratório de Materiais de Construção Civil da Universidade Federal de Viçosa e as misturas foram lançadas em moldes cilíndricos de ϕ 10 x 20 cm e 35 corpos de prova foram produzidos para cada mistura. Os corpos de provas foram curados submersos. Após a cura os corpos de prova com melhores características visuais de integridade foram selecionados, destesvinte exemplares foram direcionados para os ensaios de compressão aos 3, 7, 28 e 99 dias e de esclerometria aos 73 e 99 dias. Aos 77 dias um quarto dos exemplares de cada traço foi colocado na câmara para sazonamento durante 15 dias. Em seguida isolou-se as mangueiras que levavam à soluções de KOH utilizadas no sazonamento e iniciou-se a carbonatação injetando CO 2 na câmara.foi retirado um primeiro lote dos corpos de prova com 7 dias de ensaio.e os outros exemplares permaneceram na câmara até completarem 21 dias de carbonatação. A carbonatação foi executada no primeiro dia com três fluxos de CO 2 a uma vazão de 10L/min durante dez minutos e nos dias subsequentes foi realizado um fluxo de dez minutos para manutenção da atmosfera saturada. 3101

3 Corpos de prova não submetidos ao sazonamento também foram ensaiados a compressão, a esclerometria e a carbonatação. O ensaio de carbonatação foi realizado com solução de fenolftaleína a 1% de concentração. Uma câmara foi elaborada para efetuar o sazonamento e a carbonatação sem que fosse necessária a retirada dos corpos de prova durante a mudança de um estado (isento de CO 2 ) para o outro (saturado de CO 2 ). O modelo pode ser visualizado na fig. 1a e 1b a seguir. Fig. 1a Câmara de sazonamento e carbonatação Fig. 1b Croqui da Câmara. O modelo utilizado foi constituído por um reservatório de água vedado com borracha de alta densidade e tampado com uma placa de polietileno aparafusada com material inoxidável. No interior da câmara foi instalado uma bomba de fluxo com saída e capacidade de vazão de 2L/min. Na saída do compressor foi instalada uma mangueira acoplada à câmara para realizar a purificação da atmosfera no seu interior. O ar comprimido foi conduzido para uma solução de hidróxido de potássio (KOH) com concentração de quatro molares e depois direcionado para um reservatório com sílica gel para retirada da umidade. A atmosfera renovada foi devolvida para a câmara. Na câmara havia uma conexão com uma rolha de borracha butílica que permitia o uso de uma seringa para retiradas de amostras da atmosfera dentro da câmara. 3102

4 Para a carbonatação, uma mangueira de silicone com registro para introdução de gás carbônico (CO 2 ) foi adaptada à câmara. O CO 2 era injetado na parte inferior da câmara de carbonatação na concentração de 100%, como no método descrito em (4). RESULTADOS E DISCUSSÃO A leitura inicial de concentração de CO 2 no período de sazonamento foi de 402 ppm e ao final do sazonamento 10 ppm, isso demonstrou uma redução considerável do dióxido de carbono existente no ambiente da câmara. No período de sazonamento a leitura de concentração de CO 2 foi de ppm uma atmosfera com uma concentração 2090 vezes maior que a encontrada no ambiente. Os corpos de prova carbonatados estão descritos no ensaio de compressão como 99C e as testemunhas que foram selecionadas para fazer uma correlação denominadas como 99. Na comparação entre as médias estatísticas dos resultados dos ensaios de resistência a compressão constatou-se pelo teste t pareado (pvalue=0,01) que não houve ganho de resistência após a carbonatação. Este resultados podem ser bem visualizados no gráfico a seguir. Fig. 2 Resultado do ensaio de Resistência a Compressão Ao tratar os resultados do ensaio de esclerometria estatisticamente, foi detectado um aumento de 50% da resistência superficial para o traço com relação água cimento de 0,45. Para o traço de 0,55 o aumento foi de 60% e para o traço de 0,65 160%. Estes resultados podem ser percebidos através da fig. 3 a seguir. Isso 3103

5 demonstra que todos os traços tiveram um ganho de resistência superficial após a carbonatação em especial o concreto com relação água/cimento 0,65 que também é o concreto com menor resistência a compressão e resistência superficial. Fig. 3 Resultado do ensaio de esclerometria A carbonatação dos corpos de prova foi avaliada aos 7 e aos 21 dias de carbonatação. Aos 7 dias somente os corpos de prova com relação água/cimento de 0,65 haviam sofrido uma carbonatação de 3 mm. E aos 21 dias os corpos de prova T 0,55 e T 0,65 sofreram carbonatação de 3 mm e 5 mm respectivamente. A figura 4a e 4b demonstra o ensaio e a carbonatação Os resultados dos testes para a carbonatação mostraram que o teor de cimento, tem um grande efeito sobre a durabilidade do concreto normalmente usado. (5) Fig. 4a Corpo de prova carbonatado por 7 dias Fig. 4b Corpo de prova carbonatado por 21 dias 3104

6 A parte escura do corpo de prova reagiu com a fenolftaleína o que prova que não á a presença do CO 2 nesta área. Os corpos de prova T0,45 não sofreram carbonatação em após os 21 dias. Não permitindo concluir qual o período necessário para iniciar o seu processo de carbonatação e levando a acreditar que a consumo de cimento é um fator a ser considerado quando se trata de estruturas muito expostas ao dióxido de carbono. CONCLUSÕES O concreto armado com maior relação água/cimento e consequentemente com maior porosidade permite uma maior penetração de CO 2 em sua estrutura propiciando a redução da sua durabilidade. O que permite supor que nas estruturas com maior exposição ao CO 2 recomenda-se usar teores de água menores para garantir a maior vida útil da estrutura. Os ensaios de resistência a compressão e esclerometria indicaram que a carbonatação pode não influenciar na resistência a compressão, mas aumentar uma resistência superficial. O que leva a crer que este processo pode levar a um falso diagnóstico de elevação de resistência de uma estrutura. A avaliação do avanço da frente de carbonatação com diferentes relações de água/cimento pode ser produzida por um período maior de tempo, para avaliar como é o comportamento progressivo da frente de carbonatação. E obter uma relação melhor de avanço da frente em função do tempo e exposição ao CO 2 concentrado. REFERÊNCIAS 1. JUNG, S.H; LEE,M. K.; OH, B. H. Measurement Device and Characteristics os Diffusion Coefficient of Carbon Dioxide in Concrete.ACI Materials Journal, V.108, nº 6, p , HAN,S-H; PARK,W-S; YANG, E-I. Evaluation of concrete durability due to carbonation in harbor concrete structures. Constructionand Building Materials, v.48, p , BOUCHAALA, F.; PAYAN, C.; GARNIER, V.; BALAYSSAC, J. P. Carbonation assessment in concrete by nonlinear ultrasound. Cement and Concrete Research, Philadelphia, USA, n.41, pg ,

7 4. CUNHA, A. C. Q.; HELENE,P. R. L. Despassivação das armaduras de concreto por ação da carbonatação. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP. EPUSP: São Paulo, BALAYSSAC, J. P.; DÉTRICHÉ, Ch. H.; GRANDET, J. Effects ofcurring upon carbonation of concrete. Construction and Building Materials, v. 9, nº 2, P.91-95, 1995 ANALYSIS OF THE BEHAVIOR RESISTANCE TO COMPRESSION OF CONCRETE CARBONATED ABSTRACT The durability of concrete structures is influenced by the action of aggressive agents on contact with the concrete and steel bars reduce its useful life.this work was used as an aggressive agent CO 2, which when in contact with concrete, begins a process of carbonation, reducing its ph, concrete and causing depassivation of reinforcement and hence the process of corrosion.concrete samples were tested in a carbonation chamber with three different water / cement (0,45; 0,55; 0,65). The specimens were subjected to compressive strength test, it was possible to verify the influence of carbonation in concrete strength and evaluate the influence of water / cement ratio with the depth of penetration of carbonation. Key-words: Durability; carbonation; water cement ratio. 3106