Influência da adição ou substituição de adições minerais ao cimento Portland : efeitos na carbonatação, absorção capilar e resistividade de concretos

Orientador : Prof. Dr. Marcelo Henrique Farias de MedeirosCo-orientador : Prof. Dr. Juarez Hoppe FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 21/05/2015Inclui referências : f. 127-135Area de concentração : Materiais e estruturasResumo: Este trabalho foi desenvolvido para avaliar a influência da adição e da substituição parcial de adições minerais ao cimento Portland. Desse modo, foram executados corpos de prova de concreto com adições minerais que neste caso foram: cinza volante, sílica ativa, sílica de casca de arroz, fíler de quartzo e metacaulim. Esses materiais foram utilizados de dois modos diferentes, adicionados à quantidade de cimento, para verificar a relação do consumo do hidróxido de cálcio, e por substituição parcial do cimento, avaliando o efeito cumulativo do consumo do hidróxido de cálcio pelo efeito pozolânico, juntamente com a redução da reserva alcalina proporcionada pela substituição parcial de cimento. Também foi avaliado o consumo de hidróxido de cálcio para as pozolanas de alta reatividade como a sílica ativa, a sílica de casca de arroz e o metacaulim. O fíler de quartzo foi utilizado para avaliar o efeito de uma adição inerte, sem atividade pozolânica. A cinza volante, adição mineral utilizada em grande quantidade nos cimentos comerciais, foi aplicada em dois teores diferentes, a adição de 10% foi empregada a fim de simular o comportamento do cimento CPII Z e a adição de 30% simula o cimento CP IV. Os concretos executados foram colocados em uma câmara climatizada com 40°C, 60% de umidade relativa e 5% de CO2, acelerando o processo de carbonatação para encontrar leituras significativas da profundidade da frente de carbonatação nas idades de 1, 4, 8 e 12 semanas. Subsequentemente foram estimados os coeficientes de carbonatação e correlacionados com o consumo de hidróxido de cálcio teórico do sistema. Na maioria dos casos estudados neste trabalho, a utilização de adições minerais com potencial pozolânico reduziu à resistência à carbonatação dos concretos. Isso ocorreu mesmo nos concretos que tiveram a absorção capilar reduzida. Para todas as adições dos casos estudados, a resistividade elétrica aumentou, provavelmente pela redução de portlandita na rede de poros e pelo efeito do refinamento dos poros do concreto. Os dados da adição de metacaulim e sílica ativa indicaram que a reserva alcalina não é o único preponderante no avanço da frente de carbonatação. Embora a carbonatação tenha sido facilitada pela redução do hidróxido de cálcio, a resistividade elétrica encontrada foi muito mais elevada em relação ao traço de referência, indicando que, quando no concreto com adição pozolânica (maior resistividade elétrica) ocorrer a despassivação das armaduras, a velocidade de corrosão desenvolvida será mais lenta em comparação à série de referência (sem adição pozolânica). Palavras-chave: Atividade pozolânica, absorção de água; carbonatação acelerada; reserva alcalina; resistividade elétrica.Abstract: This work was developed to evaluate the influence of the addition and the partial substitution of mineral additions to Portland cement. They have been performed concrete with mineral admixtures in this case were: fly ash, silica fume, rice husk silica, quartz fillers and metakaolin. These materials were used in two different modes, added to the amount of cement, to verify the relationship of calcium hydroxide consumption, and partial replacement of cement, assessing the cumulative effect of calcium hydroxide consumption by pozzolanic effect, together with reducing the alkalinity provided by the partial replacement of cement. It was also evaluated the consumption of calcium hydroxide to the high reactivity pozzolans such as silica fume, rice husk silica and metakaolin. The quartz fillers were used to evaluate the effect of inert addition, without pozzolanic activity. Fly ash, mineral admixture used in large quantities in commercial cement was applied at two different levels, 10% variation was used to simulate the behavior of cement CPII Z and 30% variation simulates the cement CP IV. The concretes were placed in a chamber at 40 ° C, 60% relative humidity and 5% CO2, speeding up the carbonation process to find meaningful readings of the depth of carbonation at ages of 1, 4, 8 and 12 weeks. Subsequently carbonation were estimated coefficients and correlated with the consumption of the theoretical calcium hydroxide system. In most cases studied in this work, the use of mineral additions with potential pozzolanic reduced resistance to carbonation of concrete. This occurred even in the concrete that had reduced capillary absorption. For all additions of the cases studied, the electrical resistivity increased, probably due to reduction of calcium hydroxide in the network of pores and the effect of refinement of the concrete pores. The addition of metakaolin and silica fume indicate that the alkaline reserve is not the predominant one in the advancement of carbonation. While carbonation has been facilitated by the reduction of calcium hydroxide, the found resistivity was much higher compared to reference, indicates that when the concrete with pozzolanic addition (higher resistivity) occur depassivation reinforcement, corrosion rate developed will be slower compared to reference (pozzolanic without addition). Keywords: Pozzolanic activity, water absorption; accelerated carbonation; alkaline reserve, electrical resistivit