1. Introdução. 2. Objetivos. 2.1 Objetivos gerais. 2.2 Objetivos específicos

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1 Universidade do Minho - Escola de Engenharia MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL Plano de Trabalhos para Dissertação de Mestrado 2016/17 Tema: Influência das condições de cura no desempenho do betão. Aluno(a): Alexandre José de Teiga Mano Mendes Leal Número do Aluno(a): Orientador(a): Aires Camões Coorientador(a): Rui Reis 1. Introdução A cura do betão é um dos aspetos fundamentais no desempenho final do material. Esta pode influenciar decisivamente as resistências mecânicas ou a própria durabilidade face às ações ambientais. Uma das possibilidades de cura pouco desenvolvida, poderá estar na introdução de hidróxido de cálcio na solução, sob a forma de cal hidratada. Isto poderá permitir que a solução fique com elevada alcalinidade, evitando gradientes de ph entre o sistema poroso do betão e a solução de cura. Teoricamente, poderá evitar a lixiviação dos compostos do betão, principalmente hidróxido de cálcio, impedindo que este fique mais poroso, com menores resistências mecânicas e mais suscetíveis de ataques de agentes agressivos, tais como ataque por cloretos e por carbonatação. Na presença de elevado volume de cinzas volantes, as condições de cura podem ser ainda mais decisivas devido à reação pozolânica mais retardada. Além disso, as cinzas volantes necessitam do hidróxido de cálcio produzido durante a hidratação do cimento, pelo que a sua fuga durante a cura poderá ser mais dramática. Pretende-se assim com esta investigação, procurar diferenças no desempenho do betão face a uma cura húmida com água e uma cura húmida com água saturada com hidróxido de cálcio. Serão analisados os resultados face a um betão corrente, com uma razão A/L elevada e com ligante composto apenas por cimento. Além disto, para avaliar o efeito das cinzas volantes, prevê-se também realizar um betão com elevado volume de cinzas volantes, substituindo 50% da massa de cimento. 2. Objetivos 2.1 Objetivos gerais O objetivo principal deste trabalho é aprofundar o conhecimento da reação pozolânica das cinzas volantes, na presença cimento e de hidróxido de cálcio adicionado na composição inicial. Interessa estudar também, a reação estrita entre as cinzas volantes e o hidróxido de cálcio adicionado no início da composição, sem a presença de cimento. Estes dois casos poderão ocorrer com uma cinética e resultados diferenciados, produzindo materiais com comportamento distintos. Também objeto deste trabalho, avaliar o comportamento destas misturas quando submetidas a um ensaio de carbonatação acelerado, evidenciando as diferenças, caso se verifiquem. Finalmente, é fundamental comparar os resultados de carbonatação e de evolução da reação pozolânica com os resultados do trabalho paralelo em betões, de forma a complementarem-se os dois trabalhos Objetivos específicos Para concretizar da melhor forma os objetivos gerais, idealizou-se uma campanha experimental em pastas de ligante (Quadro 1) com apenas cimento (composição I); com apenas cinzas volantes (composição III); e com cal hidratada na composição inicial, em percentagens crescentes de 2.5 a 10% de massa de ligante (composição IV a VI). Para estudo da reação das cinzas volantes com a cal hidratada, prevê-se um conjunto de misturas com apenas estes dois elementos (composição VII a IX). Acrescentou-se ainda uma mistura com apenas cimento como ligante, mas com uma razão A/L elevada, de forma a referenciar um betão de pior qualidade (composição II). Para cada composição serão realizadas duas misturas com razões A/L diferentes. 1

2 O superplastificante foi estudado para a composição de betão com menor trabalhabilidade (Reis, 2013) e mantida neste estudo para quase todas as amassaduras. Também será estudado a influência da cura em hidróxido de cálcio na evolução da hidratação das pastas e na profundidade de carbonatação em ensaios acelerado. Por fim, haverá uma avaliação qualitativa das misturas, ao longo de todas as maturidades, recorrendo a ensaios não-destrutivos, nomeadamente resistividade elétrica, ultrassons e de evolução da massa. Assim, será possível avaliar: Misturas simples, de cimento, equivalentes a um betão de elevado desempenho, com razão A/L=0.33 e 0.35; Misturas simples, de cimento, equivalentes a um betão de qualidade média-fraca, com razão A/L=0.60 e 0.65; Misturas binárias, de cimento e de elevado volume de cinzas volantes, equivalentes a um betão de elevado desempenho, com razão A/L=0.33 e 0.35; Misturas binárias, de cimento e de elevado volume de cinzas volantes, com cal hidratada, equivalentes a um betão de elevado desempenho, resistente à carbonatação, com razão A/L=0.33 e 0.35; Misturas binárias, de cinzas volantes e cal hidratada, equivalentes à reação estrita entre as cinzas volantes e o hidróxido de cálcio fornecido na composição inicial; Influência da cura em hidróxido de cálcio, na evolução da hidratação e na profundidade de carbonatação das misturas anteriores; Avaliação qualitativa por resistividade elétrica, ultrassons e de evolução de massas, antes e após carbonatação, das misturas anteriores; Avaliar indiretamente a fase pasta-agregado; Cada mistura será alvo de ensaios para avaliar as propriedades mecânicas e de durabilidade. As propriedades mecânicas permitirão determinar a resistência à compressão e à flexão ao longo do tempo. Mas também serão importantes para estudar a lei da hidratação das cinzas volantes. Os ensaios de durabilidade são fundamentais para compreender melhor as propriedades da microestrutura do material, nomeadamente a resistência à carbonatação, compacidade, a porosidade e a capilaridade. Todos estes ensaios serão realizados antes e após carbonatação, de forma a estudar os seus efeitos nas várias misturas. 3. Metodologia Os materiais a utilizar, são: i. CEM I 42.5 R da Secil; ii. Cinzas volantes da central termoelétrica do Pego; iii. Cal hidratada Lusical Prevê-se a realização de ensaios de cura em água e agua saturada em hidróxido de cálcio, com maturidades de 7, 28, 56, 90 e 120 dias. Além disso, serão executados ensaios de resistência mecânica a provetes submetidos a câmara de carbonatação durante um mês, após os dois tipos de cura, de 90 dias. Serão também realizados estudos de durabilidade à carbonatação, através do ensaio de carbonatação acelerada, com provetes submetidos aos dois tipos de cura, com 28 e 120 dias de maturidade. Antes e após estes ensaios de carbonatação, serão realizados perfis de humidade em cada provete, para identificar possíveis diferenças. Também serão realizados ensaios de durabilidade face aos cloretos, com ensaio de migração de cloretos, utilizando provetes submetidos aos dois tipos de cura, ensaiados aos 28 e 120 dias. De forma a monitorizar uma eventual lixiviação dos provetes durante a cura, será monitorizado o ph da solução de cura, ao longo do tempo. Por fim serão realizados ensaios de resistividade eléctrica, ultra-sons e evolução de massas de cada 2

3 condição de cura ao longo do tempo, tanto em provetes não carbonatados como carbonatados. No Quadro 1, está patente um resumo dos ensaios previstos. Quadro 1 Composições a estudar. Ensaios Condições Maturidades Total Trabalhabilidade - Compressão Carbonatação Migração CL Absorção imersão Capilaridade evolução de massas Resistividade US Mediçãp ph cura Perfil humidade provetes x x x x não carbonatado x x x x x x Carbonatado x não carbonatado x x x x x x Carbonatado x 2 x x x x x x - x x x x x x - não carbonatado x x x - Carbonatado x x x - não carbonatado x x x - Carbonatado x x x - 4. Resultados Esperados Pretende-se com este trabalho avaliar a influência das condições de cura no desempenho do betão, nomeadamente, a diferença entre cura húmida em água e cura húmida em água satura de hidróxido de cálcio. Também, avaliar se os dois tipos de cura influênciam o processo de carbonatação acelerada. Os parâmetros de desempenho avaliados serão a resistência mecânica e a durabilidade à carbonatação e ataque por cloretos. Prevê-se que os resultados sejam diferentes e dessa forma tragam algum contributo para a compreensão tanto da cura com hidróxido de cálcio, como da carbonatação. 3

4 5. Faseamento e Calendarização 5.1 Faseamento Na primeira fase (fase I) será necessário consultar a bibliografia, da qual serão recolhidas todas as informações sobre o assunto estudado. Esta pesquisa será realizada com base numa pesquisa anterior, principalmente com base em artigos científicos especializados e, por fim, a análise das informações colectada. Esta compilação de informações será importante para a concretização do estado de conhecimento. Durante a segunda fase (Fase II) será feita a recolha e preparação de amostras para os ensaios, a ser realizados de acordo com o que é descrito acima na metodologia. A terceira fase (fase III), diz respeito a execução de testes de laboratório. A quarta fase (fase IV) refere-se à análise cuidadosa dos resultados dos ensaios. Depois de obter os resultados, podemos comparar as diferentes alternativas adoptadas, sendo nesse preciso momento possível definir quais serão as soluções com maior rendimento no que diz respeito ao tema investigado. A quinta fase (fase V) resume-se à escrita da Dissertação, que deve estender-se desde os resultados obtidos após o ensaio até ao final do período de trabalhos. 5.2 Calendarização Fase I Consulta de bibliografia Fase II Preparação de materiais e ensaios Fase III Execução dos ensaios Fase IV Análise e discussão dos resultados Fase V Escrita da Dissertação Tempo (semanas) Fase I X X X X X X X X X X X X X X X Fase II X Fase III X X X X X X X X X X X X Fase IV X X X X X X X X X X X X Fase V X X X X X X X X X X Referências Bibliográficas Anjos, M., Camões, A., Carlos, J. and Fernando, D. (2013) Avaliação da hidratação de pastas cimentícias com elevados teores de adições minerais. Camões, A., Betões de elevado desempenho com incorporação de cinzas volantes. Tese de doutoramento. Universidade do Minho. CEN, FprCEN/TS :2010 Testing hardened concrete-part 12: determination of the potential carbonation resistance of concrete: accelerated carbonation method. Brussels: CEN (European Committee for Standardization). Filho, J., Sistemas cimento, cinza volante e cal hidratada: mecanismo de hidratação, microestrutura e carbonatação do concreto. Tese de doutoramento. Universidade de São Paulo. Mehta, P. K. and Monteiro, P., Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 3.ª ed. São Paulo: IBRACON (Instituto Brasileiro do Concreto). Reis, R., Resistência à carbonatação de betões de elevado volume de cinzas. Proposta de tese de doutoramento. Universidade do Minho. 4

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