Análise da penetração de íons cloreto em compósitos cimentícios contendo diferentes teores de escória de alto-forno

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorA penetração de íons cloreto é um dos principais fatores responsáveis pela redução da vida útil das estruturas de concreto armado. Estes íons, que podem eventualmente ser introduzidos no concreto a partir dos componentes da mistura ou penetrá-lo em decorrência da ação do meio que o circunda, são capazes de provocar a despassivação das armaduras, propiciando a instauração das condições requeridas para o início de um processo corrosivo, o qual é considerado a manifestação patológica mais recorrente e severa à este tipo de estrutura. O presente trabalho buscou avaliar a resistência à penetração de íons cloreto em concretos produzidos com a utilização de cimentos Portland especiais contendo 0%, 30% e 60% de substituição parcial de clínquer por escória de alto forno, os quais foram dosados de forma a atender aos requisitos de qualidade estabelecidos para as classes de agressividade ambiental II e III, com relação água/cimento de 0,55 e 0,60, respectivamente, conforme prescrito pela norma brasileira NBR 6118 (ABNT, 2014). As resistências dos concretos à penetração de íons cloreto foram avaliadas aos 28, 56 e 91 dias, utilizando-se amostras obtidas de corpos de prova cilíndricos nas dimensões de (100 x 200) mm, curados em condição saturada e ensaiadas de acordo com o procedimento estabelecido pela norma finlandesa NT BUILD 492 (NORDTEST, 1999). Além disso, foram realizados outros ensaios complementares para determinação da absorção de água por capilaridade e por imersão, do índice de vazios e das massas específicas, bem como ensaios de caracterização mecânica e medições das resistividades elétricas. Análises microestruturais dos concretos produzidos foram realizadas por meio da técnica de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos demonstraram que as substituições parciais de clínquer por escória de alto forno acarretaram relevantes melhorias em algumas das propriedades analisadas. Os concretos com adição de escória apresentaram índices de consistência similares ou maiores quando comparados aos concretos de referência, sem adições, com uma mesma relação água/cimento. No tocante às propriedades mecânicas, verificou-se, nas idades analisadas, resistências à compressão e à tração menores nos concretos com escória em relação aos de referência, entretanto, percebeuse que, com o avanço do tempo, as diferenças entre estes valores diminuíram e, em vista disso e das características dos cimentos utilizados, observou-se que os concretos com adição ainda apresentaram capacidade de ganho de resistência na última idade analisada. A incorporação de escória de alto forno provocou também a redução das absorções de água por capilaridade e por imersão em comparação com os concretos de referência, sendo que, no intervalo de utilização de escória analisado (entre 0% e 60%), estas reduções potencializaram-se com o aumento do teor de substituição. Do mesmo modo, menores índices de vazios foram obtidos à medida em que mais escória foi adicionada. Ademais, observou-se, para todos os concretos estudados, um significativo aumento da resistência à penetração de íons cloreto, bem como um considerável aumento da resistividade elétrica destes em relação aos concretos de referência com a mesma idade e relação água/cimento. Nestes casos, constatou-se ainda que as reduções advindas das substituições por escória de alto forno foram mais expressivas do que aquelas provenientes da redução da relação água/cimento. Verificou-se uma efetiva correlação entre os valores de resistividade elétrica superficial e os coeficientes de migração de íons cloreto. As análises microestruturais demonstraram a formação de uma matriz cimentícia mais compacta e refinada quando a escória de alto forno foi incorporada aos concretos analisados.The penetration of chloride ions is one of the main factors responsible for reducing the useful life of reinforced concrete structures. These ions, which may eventually be introduced into the concrete from the components of the mixture or penetrate it as a result of the action of the surrounding medium, are capable of provoking the disassembling of the reinforcement, facilitating the establishment of the conditions required for the start of a corrosive process, which is considered the most recurrent and severe pathological manifestation to this type of structure. The present work sought to evaluate the resistance to chloride penetration in concretes produced using special Portland cements containing 0%, 30% and 60% of partial replacement of clinker by blast furnace slag, which were dosed in order to meet to the quality requirements established for environmental aggression classes II and III, with water/cement ratio of 0.55 and 0.60, respectively, as prescribed by the Brazilian standard NBR 6118 (ABNT, 2014). The resistance of the concretes to the penetration of chloride ions was evaluated at 28, 56 and 91 days, using samples obtained from cylindrical specimens measuring (100 x 200) mm, cured in a saturated condition and assayed according to the procedure established by the Finnish standard NT BUILD 492 (NORDTEST, 1999). Furthermore, additional tests were carried out to determine the water absorption by capillarity and by immersion, the voids index and the specific masses, as well as mechanical characterization tests and measurements of electrical resistivity. Microstructural analyzes of the concretes produced were performed using scanning electron microscopy technique. The results showed that the partial substitutions of clinker for blast furnace slag resulted in significant improvements in some of the properties analyzed. The concrete with slag addition presented similar or higher consistency indices when compared to the reference concrete, without additions, with the same water/cement ratio. Regarding the mechanical properties, smaller compressive and tensile strengths were observed in the concrete with slag compared to the reference ones, however, it was observed that, with the advancement of time, the differences between these values decreased and, in view of this and the characteristics of the cements used, it was observed that the concretes with addition still presented capacity of resistance gain in the last analyzed age. The incorporation of blast furnace slag also led to the reduction of water absorption by capillarity and immersion in comparison with the reference concretes. In the range of slag analyzed (between 0% and 60%), these reductions increase in the substitution content. Likewise, lower void indices were obtained as more slag was added. In addition, a significant increase in resistance to chloride ion penetration was observed for all the studied concretes, as well as a considerable increase in their electrical resistivity in relation to the reference concrete with the same age and water/cement ratio. In these cases, it was also observed that the reductions resulting from the substitutions for blast furnace slag were more significant than those resulting from the reduction of the water/cement ratio. There was an effective correlation between the values of surface electrical resistivity and the migration coefficients of chloride ions. The microstructural analysis demonstrated the formation of a more compact and refined cement matrix when blast furnace slag was incorporated into the concretes analyzed