Identificação de produtos formados a partir da deterioração do concreto por cloretos e sulfatos e a sua influência nas propriedades mecânicas

Orientadora: Prof(a). Dra. Mariana d’Orey Gaivão Portella BragançaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil. Defesa : Curitiba, 25/02/2019Inclui referências: p. 172-188Área de concentração: Materiais e EstruturasResumo: O concreto é um material que pode ser aplicado nos mais diversos tipos de estruturas e ambientes. As condições de exposição as quais este material está sujeito são muito variadas e contemplam diversos fatores que podem proporcionar alguma alteração na sua durabilidade. Neste contexto, ambientes como o marinho e regiões urbanas ou industriais litorâneas contêm diversos componentes que podem interagir com o concreto e resultar em alterações nas suas propriedades, como por exemplo a presença de íons cloretos e sulfatos. Os íons sulfato provenientes da atmosfera penetram no interior do concreto pelos poros do material e interagem com os componentes resultantes da hidratação do cimento, formando outros compostos como a etringita, a gipsita e a taumasita. A contínua formação destes produtos resulta no surgimento de tensões, após o preenchimento dos poros na matriz cimentícia, as quais podem ocasionar a fissuração da pasta de cimento e contribuir para o surgimento de novas interconexões, levando a uma reação de deterioração em cadeia. Já a penetração de íons cloreto para o interior do concreto se dá, principalmente, pelas interconexões entre os poros da pasta, sendo que, quando em seu interior podem reagir com alguns componentes desta, resultando na formação de Sais de Friedel, tamponando os poros da pasta. Porém, a presença de íons cloreto no interior da matriz cimentícia tem sua severidade elevada no concreto armado, resultando na perda de seção da armadura e na precarização de suas características mecânicas. Alguns ambientes, como o marinho urbano, podem conter ambos contaminantes, sendo que seus efeitos e consequências ainda não são totalmente conhecidos Assim, de modo a compreender estes mecanismos, neste estudo foram moldados corpos de prova cilíndricos com dimensões de (10x20) cm submetidos a exposição por aspersão de três soluções, sendo uma solução de cloretos, uma de sulfatos e uma contendo cloretos e sulfatos, todos com teores de 5%, avaliados frente a corpos de prova de referência, não submetidos a nenhum íon agressivo. A partir disso foi possível constatar, para o ataque por sulfatos, que até os 240 dias de análise as propriedades mecânicas mantiveram-se constantes apesar da formação de subprodutos na matriz cimentícia, diferentemente do observado para o concreto com íons cloreto, para o qual as propriedades mecânicas indicaram um aumento entre o início da exposição e os 240 dias, com a formação de sais de Friedel, que foram constatados pelas técnicas de espectroscopia Raman e FTIR. Também, para o concreto exposto a ambos os íons, o comportamente assemelhou-se mais do concreto sob efeitos dos íons cloreto, com um patamar mais elevado aos 240 dias quando comparado ao início da exposição. Isso relaciona-se com a formação tanto de sais e Friedel quanto de sais de Kuzel, observados a partir das técnicas de XRD e espectroscopia Raman. Ainda foi possível verificar que os sais de Kuzel tendem a se formar nos poros e coexistir com os cristais de etringita formados que, apesar de existirem, até a idade analisada não ocasionaram diferenças significativas nas propriedades do concreto. Palavras-chave: Durabilidade do concreto. Sulfatos. Cloretos. Ataque combinado. Condições de agressividade. Espectroscopia Raman.Abstract: The concrete is a material that can be applied in many types of structures and environments. The exposure conditions to which this material is subject are varied and can include several factors that may provide some changes in its durability. Environments such as the urban marine or coastal industrial regions, contain several components that can interact with the concrete and result in changes in its properties, such as the presence of chloride and sulfate ions. The sulfate ions from the atmosphere penetrate to the interior of the concrete through his pores and interact with the components from the cement hydration, forming other compounds such as ettringite, gypsite and taumasite. The continuous formation of these compounds results in the emergence of tensions, after filling the pores in the cement matrix, which can cause cracking in the cement paste and contribute to the appearance of new interconnections, leading to a chain reaction deterioration. On the other hand, the penetration of chloride ions into the concrete is mainly due to the interconnections between the pores. Inside, the ions can react with some components of the paste, resulting in the formation of Friedel's salt, filling the concrete's pores. However, the presence of chloride ions inside the cementitious matrix is more sever in the reinforced concrete, resulting in the loss of section of the steel and the precariousness of its mechanical properties. Some environments, such as the urban marine, may contain both contaminants, and their effects and consequences are not yet fully known. In order to understand these mechanisms, cylindrical specimens with dimensions of (10x20) cm were exposed to three solutions: a chloride solution; one sulfate solution; and one containing chlorides and sulfates, all with contents of 5%, being all of them evaluated against reference samples, not submitted to any aggressive ion. It was possible to verify, for the sulfate attack, that until the 240 days of analysis the mechanical properties remained constant despite the formation of products in the cement matrix, unlike the one observed for the concrete with chloride ions, for which the mechanical properties indicated an increase between the beginning of the exposure and the 240 days, with the formation of Friedel salts, verified by the techniques of Raman spectroscopy and FTIR. Also, for concrete exposed to both ions, the behavior resembled more of the concrete under the effects of chloride ions, with a higher plateau at 240 days when compared to the beginning of the exposure. This was related to the formation of both Friedel and Kuzel salts, observed from the XRD and Raman spectroscopy techniques. It was still possible to verify that the Kuzel salt tend to form in the pores and coexist with the formed ettringite crystals that, despite their existence, up to the analyzed age did not cause significant differences in concrete properties. Keywords: Concrete durability. Sulfates. Chlorides. Combined attack. Agressivity conditions. Raman Spectroscopy