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UFSM
Dissertação de Mestrado
ESTUDO DA CARBONATAÇÃO DA CAMADA DE
COBRIMENTO DE PROTÓTIPOS DE CONCRETO COM
ALTOS TEORES DE ADIÇÕES MINERAIS E CAL
HIDRATADA
_____________________________
William Widmar Cadore
PPGEC
Santa Maria, RS, Brasil
2008
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1
ESTUDO DA CARBONATAÇÃO DA CAMADA DE
COBRIMENTO DE PROTÓTIPOS DE CONCRETO COM
ALTOS TEORES DE ADIÇÕES MINERAIS E CAL
HIDRATADA
______________________________
por
William Widmar Cadore
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS),
como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Civil
PPGEC
Santa Maria, RS, Brasil
2008
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2
_________________________________________________________________________
© 2008
Todos os direitos autorais reservados a William Widmar Cadore. A reprodução de partes ou
do todo deste trabalho somente com autorização por escrito do autor.
Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, CEP: 97105-900.
Fone: (55)3220-8837 Fax: (55)3220-8030 e-mail: [email protected].br
_________________________________________________________________________
3
Santa Maria – fevereiro de 2008
4
“Para chegares a saborear tudo, não queiras ter gosto em coisa alguma.
Para chegares a possuir tudo, não queiras possuir coisa alguma.
Para chegares a ser tudo, não queiras ser coisa alguma.
Para chegares a saber tudo, não queiras saber coisa alguma.
Para chegares ao que não gostas, hás de ir por onde não gostas.
Para chegares ao que não sabes, hás de ir por onde não sabes.
Para vires ao que não possuis, hás de ir por onde não possuis.
Para chegares ao que não és, hás de ir por onde não és.”
(São João da Cruz, OCD)
5
AGRADECIMENTOS
A realização desta dissertação recebe a autoria de apenas uma
pessoa, entretanto o dispêndio necessário para a realização passou pelo
auxílio de muitas pessoas no qual contribuíram de forma direta e indireta,
portanto devo meu imenso agradecimento.
Primeiramente a Universidade Federal de Santa Maria, por ter me
acolhido como discente e pela oportunidade da realização dos trabalhos
necessários desta dissertação, bem como a cessão das instalações do
Laboratório de Materiais de Construção Civil.
Ao professor Dr. Geraldo Cechella Isaia, pela orientação, paciência,
perseverança, objetividade por não medir esforços em ajudar e na clareza
da transmissão de seus conhecimentos;
Ao professor Dr. Antônio Luiz Guerra Gastaldini, pelo conhecimento
transmitido e pela disposição no esclarecimento de dúvidas.
À todos os professores e colegas do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Civil e em especial ao Grupo de Pesquisas em Concreto pelo
apoio e companheirismo;
Aos alunos bolsistas do Grupo de Estudos e Pesquisas em Concreto
(GEPECON / UFSM) pela dedicação e aos funcionários do Laboratório de
Materiais de Construção Civil (LMCC / UFSM), pelo auxílio e a pronta ajuda
no;
À CNPq e a CAPES pelos recursos concedidos para realização desta
pesquisa;
Á minha família por ser o pilar central da minha vida bem como minha
namorada Larissa, que sempre foram a fonte de imensa energia ao longo
desta pesquisa.
Por fim a todos aqueles que colaboraram para a realização desta
pesquisa.
A todos vocês, muito obrigado!
William
6
SUMARIO
AGRADECIMENTOS ........................................................................................................... 5
SUMARIO............................................................................................................................... 6
LISTA DE TABELAS............................................................................................................ 8
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ 9
LISTA DE ANEXOS............................................................................................................ 11
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS......................................................................... 12
RESUMO.............................................................................................................................. 15
ABSTRACT.......................................................................................................................... 17
CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO ..................................................................................... 19
1.1 APRESENTAÇÃO .................................................................................................. 19
1.2 JUSTIFICATIVA..................................................................................................... 20
1.3 OBJETIVOS E METAS DA PESQUISA................................................................. 22
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO.............................................................................. 24
CAPÍTULO II - CARBONATAÇÃO E DURABILIDADE DO CONCRETO COM
ALTOS TEORES DE ADIÇÕES MINERAIS................................................................................ 25
2.1 - ASPECTOS DA DURABILIDADE..................................................................... 25
2.2 - DEGRADAÇÃO DO CONCRETO ..................................................................... 28
2.3 - PROCESSO DA CARBONATAÇÃO ................................................................. 28
2.4 - FATORES INTERVENIENTES NA VELOCIDADE E PROFUNDIDADE DE
CARBONATAÇÃO......................................................................................................................... 32
2.4.1 CONDIÇÕES DE EXPOSIÇÃO........................................................................ 32
2.4.1.1 CONCENTRAÇÃO DE CO
2
.............................................................................. 32
2.4.1.2 TEOR DE UMIDADE RELATIVA..................................................................... 35
2.4.1.3 TEMPERATURA ............................................................................................... 37
2.4.1.4 CONDIÇÕES DE CURA................................................................................... 38
2.5 - CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO............................................................. 39
2.5.1 TIPO DE CIMENTO ......................................................................................... 39
2.5.2 ADIÇÕES MINERAIS ....................................................................................... 40
2.5.2.1 AÇÕES QUÍMICAS........................................................................................... 41
2.5.2.2 AÇÕES FÍSICAS................................................................................................ 42
2.5.3 TIPO DE ADIÇÕES MINERAIS ....................................................................... 43
2.5.3.1 CIMENTANTES................................................................................................. 43
2.5.3.2 POZOLÂNICA................................................................................................... 44
2.6 - A CAL HIDRATADA.......................................................................................... 47
2.7 - OUTROS FATORES INTERVENIENTES NA CARBONATAÇÃO................. 48
2.8 - O COBRIMENTO NO CONCRETO ................................................................... 51
2.9 - INFLUÊNCIA DAS ADIÇÕES MINERAIS NA CARBONATAÇÃO.............. 53
2.10 - ENSAIOS ACELERADOS X NATURAIS.......................................................... 57
CAPÍTULO III - MÉTODOS DOS EXPERIMENTAIS.............................................. 59
3.1 INTRODUÇÃO........................................................................................................ 59
3.2 VARIÁVEIS DA INVESTIGAÇÃO........................................................................ 61
7
3.3 MATERIAIS EMPREGADOS................................................................................. 62
3.4 OS PROTÓTIPOS DE CONCRETO........................................................................ 67
3.5 PRÉ-CONDICIONAMENTO.................................................................................. 72
3.6 ENSAIO ACELERADO. ......................................................................................... 77
3.7 ENSAIOS QUÍMICOS............................................................................................. 85
CAPÍTULO IV - ANALISE DOS RESULTADOS......................................................... 88
4.1 INTRODUÇÃO........................................................................................................ 88
4.2 RESISTENCIA A COMPRESSÃO.......................................................................... 89
4.3 PROFUNDIDADES CARBONATADAS ............................................................... 91
4.3.1 - CARBONATAÇÃO ACELERADA................................................................... 91
4.3.2 PROFUNDIDADE CARBONATADA x TEMPO............................................... 92
4.3.3 DISCUSSÃO...................................................................................................... 96
4.4 CARBONTAÇÃO NATURAL................................................................................ 98
4.4.1 RELAÇÃO ENSAIOS ACELERADOS x NATURAL.......................................... 99
4.5 COMPARAÇÃO DO KCO
2
COM A RELAÇÃO A/AG........................................ 101
4.5.1 ENSAIOS ACELERADOS................................................................................ 102
4.6 ANALISE EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA................................................ 105
4.6.1 ENSAIOS ACELERADOS................................................................................ 105
4.6.2 ENSAIOS NATURAIS...................................................................................... 111
4.7 pH e HIDRÓXIDO DE CÁLCIO........................................................................... 112
4.7.1 ANÁLISE DO pH............................................................................................. 112
4.7.2 ANÁLISE DO CH............................................................................................ 114
4.7.3 CH EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA ...................................................... 118
4.8 COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO X POROSIDADE................................. 123
CAPÍTULO V - CONCLUSÃO................................................................................... 126
5.1 SÍNTESE GERAL.................................................................................................. 126
5.1 COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO .............................................................. 126
5.1.1 COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO ACELERADA................................... 126
5.1.2 CARBONATAÇÃO ACELRADA x NATURAL................................................. 127
5.2 COEFICIENTES DE CARBONATAÇÃO EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA
FC=50MPA............................................................................................................. 128
5.3 PH E HIDRÓXIDO DE CÁLCIO RERMANSCENTE .......................................... 130
5.3.1 ANÁLISE DO pH............................................................................................. 130
5.3.2 ANÁLISE DO CH............................................................................................ 130
5.4 CH EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA........................................................... 131
5.5 KC X POROSIDADE EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA............................... 132
5.6 SUGESTÔES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................. 133
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS.............................................................................. 134
ANEXOS............................................................................................................................. 145
8
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – PRINCIPAIS FATORES QUE CONDICIONAM A VELOCIDADE DE PENETRAÇÃO DA FRENTE DE
CARBONATAÇÃO (KAZMIERCZAK, 1995)................................................................................. 32
TABELA 2 – CLASSIFICAÇÃO DA AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE SOBRE AS ARMADURAS EM FUNÇÃO DA
CONCENTRAÇÃO DE GÁS CARBÔNICO (NBR 6118/2003) .............................................................. 33
TABELA 3 – CLASSIFICAÇÃO DA AGRESSIVIDADE DO AMBIENTE (NBR 6118/2003) ............................ 34
TABELA 4 - CORRESPONDÊNCIA ENTRE CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL COBRIMENTO NOMINAL
(COM TOLERÂNCIA DE EXECUÇÃO DE 10MM) - FONTE: NB1/03.................................................... 60
TABELA 5 – CARACTERÍSTICAS AGREGADO MIÚDO............................................................................... 64
TABELA 6 – CARACTERÍSTICAS AGREGADO GRAÚDO............................................................................ 64
TABELA 7 – CARACTERÍSTICAS DAS ADIÇÕES MINERAIS E DA CAL HIDRATADA.................................... 64
TABELA 8 – CARACTERÍSTICAS DO CIMENTO PORTLAND ...................................................................... 65
TABELA 9 – NOMENCLATURA DOS TRAÇOS ESTUDADOS....................................................................... 67
TABELA 10 – QUANTIDADE DE MATERIAIS POR M³ DE CONCRETO......................................................... 67
TABELA 11 – ENSAIOS DA CONCENTRAÇÃO CO
2
NA CÂMARA CLIMÁTICA............................................ 80
TABELA 12 – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DOS TESTEMUNHOS – 28, 91, 182 E 300 DIAS .................... 89
TABELA 13 – PROFUNDIDADES CARBONATADAS E COEFICIENTES DE CARBONATAÇÃO ACELERADA .... 93
TABELA 14 – CARBONATAÇÃO NATURAL............................................................................................. 98
TABELA 15 – REGRESSÃO LINEAR ENTRE KC
A
E KC
N
– 300 DIAS......................................................... 100
TABELA 16 – COEFICIENTES DE CARBONATAÇÃO EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA DE 50MPA .......... 105
TABELA 17 – COMPARAÇÃO DA MICROESTRUTURA ENTRE 91 E 300 DIAS PARA O TRAÇO EVC COM
RELAÇÃO A/AG = 0,40................................................................................................................. 109
TABELA 18 – ANÁLISE DOS COEFICIENTES DE CARBONATAÇÃO NATURAL EM IGUALDADE DE
RESISTÊNCIA DE 50MPA.............................................................................................................. 111
TABELA 19 – ANÁLISE DO ENSAIO DE PH AOS 91 E 300 DIAS ............................................................. 113
TABELA 20 – ANÁLISE DO ENSAIO DO TEOR DE HIDRÓXIDO DE CÁLCIO REMANESCENTE (CH) A 91 E 300
.................................................................................................................................................... 115
TABELA 21 – TEOR DE CH REMANESCENTE AOS 91 E 300 DIAS EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA DE
50MPA........................................................................................................................................ 118
TABELA 22 – REGRESSÕES CH REMANESCENTE DA CAMADA DE COBRIMENTO - 91 E 300 DIAS EM
IGUALDADE DE RESISTÊNCIA DE 50MPA ..................................................................................... 119
TABELA 23 – ANÁLISE DA POROSIDADE.............................................................................................. 146
9
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – LEI DOS 5 (SITTER, 1983) ................................................................................................ 27
FIGURA 2 – AVANÇO DO PROCESSO DE CARBONATAÇÃO, SEGUNDO CEB-BI 152 (1984)..................... 31
FIGURA 3 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA CARBONATAÇÃO PARCIAL DO CONCRETO SATURADO
COM ÁGUA (CASCUDO, 1997) .................................................................................................... 36
FIGURA 4 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE CARBONATAÇÃO PARCIAL DO CONCRETO, COM POROS
TOTALMENTE SECOS (CASCUDO, 1997) ..................................................................................... 36
FIGURA 5 – EPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE CARBONATAÇÃO PARCIAL DO CONCRETO, COM POROS
PARCIALMENTE PREENCHIDOS COM ÁGUA - CONCRETO COM U.R. NORMAL DO AMBIENTE
(CASCUDO, 1997) ...................................................................................................................... 36
FIGURA 6 – INFLUÊNCIA DA UMIDADE RELATIVA NO GRAU DE CARBONATAÇÃO, SUPONDO QUE A
UMIDADE DO CONCRETO ESTÁ EM EQUILÍBRIO COM A UMIDADE AMBIENTAL (VERBECK, 1950,
APUD VÉNUAT; ALEXANDRE, 1969)....................................................................................... 37
FIGURA 7 – VARIAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO COM O TEMPO E COM A RELAÇÃO A/C
(SORETZ, APUD HELENE,1986).................................................................................................. 49
FIGURA 8 – RELAÇÃO ENTRE ÁGUA/CIMENTO E A PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO PARA UM
CONCRETO DE 350 KG CIMENTO POR M³ (VÉNUAT, 1977)........................................................... 50
FIGURA 9 – INFLUÊNCIA DA RELAÇÃO A/AG NA PERMEABILIDADE DO CONCRETO (CEB, 1992; APUD ISAÍA
2004) ............................................................................................................................................ 51
FIGURA 10 – DISTRIBUIÇÃO DO VOLUME TOTAL DE POROS E RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A
PROFUNDIDADE (YUASA ET AL, 2000)............................................................................................. 52
FIGURA 11 – RELAÇÃO ENTRE O TEOR DE POZOLANAS E O COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO
ACELERADA NA IDADE DE CURA DOS 28 DIAS E RESISTÊNCIA DE 60 MPA (VAGHETTI, 1999).... 55
FIGURA 12 – COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS DE PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO
ENCONTRADOS EM ENSAIOS DE CURTA DURAÇÃO E DE LARGA DURAÇÃO PARA DIFERENTES TIPOS
DE CONCRETO (HO; LEWIS, 1987)............................................................................................... 58
FIGURA 13 – FORMAS UTILIZADAS NA MOLDAGEM DOS PROTÓTIPOS................................................... 68
FIGURA 14 – CURA DOS PROTÓTIPOS EM SACOS DE ANIAGEM .............................................................. 69
FIGURA 15 – CURA AMBIENTAL DOS PROTÓTIPOS ................................................................................ 69
FIGURA 16 – MARCAÇÃO DA EXTRAÇÃO DOS TESTEMUNHOS DOS PROTÓTIPOS ................................... 70
FIGURA 17 – BANCADA DE EXTRAÇÃO DOS TESTEMUNHOS DOS PROTÓTIPOS ...................................... 71
FIGURA 18 – ESQUEMA DE CORTE DOS CORPOS DE PROVA ................................................................... 71
FIGURA 19 – CORTE DOS TESTEMUNHOS FRACIONADOS EM CORPOS DE PROVA ............................... 7269
FIGURA 20 –TESTEMUNHOS EXTRAÍDOS DOS PROTÓTIPOS (A), MATERIAL MOÍDO (B), CORPO DE PROVA
DESTINADO À ESTUFA (C) E CORPOS DE PROVA DESTINADOS AO ENSAIO DE CARBONATAÇÃO (D)
.................................................................................................................................................. 7369
FIGURA 21 – MATERIAL TRITURADO E IDENTIFICADO, ETAPA DO PRÉ-CONDICIONAMENTO ................. 73
FIGURA 22 – ESTUFA PARA PRÉ-SECAGEM DOS CORPOS DE PROVA ...................................................... 71
FIGURA 23 – APLICAÇÃO DE VERNIZ POLIURETÂNICO NAS FACES LATERAL E INFERIOR DOS CORPOS DE
PROVA........................................................................................................................................... 72
FIGURA 24 – PRIMEIRA E SEGUNDA SELAGEM EM FILME DE POLIETILENO............................................ 76
FIGURA 25 – TERCEIRA SELAGEM EM SACO DE POLIPROPILENO E ALUMÍNIO ....................................... 76
FIGURA 26 – REDISTRIBUIÇÃO DO GRADIENTE INTERNO DE TEMPERATURA EM ESTUFA A 50°C .......... 73
FIGURA 27 – CÂMARA CLIMÁTICA AUTOMATIZADA............................................................................. 74
FIGURA 28 – POSIÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DOS CORPOS DE PROVA NA CÂMARA CLIMATIZADA................ 76
FIGURA 29 – PRENSA PARA RUPTURA DOS CORPOS DE PROVA.............................................................. 81
FIGURA 30 - RUPTURA DOS CORPOS DE PROVA..................................................................................... 81
FIGURA 31 – DETALHE DA PROFUNDIDADE CARBONATADA................................................................. 82
FIGURA 32 – PONTO DE VIRAGEM DA FENOLFTALEÍNA (CASTRO, 2003)........................................ 8279
FIGURA 33 – LEITURA MANUAL DA FRENTE CARBONATADA................................................................ 83
FIGURA 34 – MEDIDAS DA FRENTE DE CARBONATAÇÃO....................................................................... 81
FIGURA 35 – MARCAÇÃO DAS PROFUNDIDADES A SEREM COLETADAS E ANALISADAS......................... 85
10
FIGURA 36 – COLETA DE PÓ COM FURADEIRA DE PRECISÃO................................................................. 86
FIGURA 37 – PÓ PENEIRADO NA PENEIRA DE MALHA #200................................................................... 86
FIGURA 38 – SECAGEM DAS AMOSTRAS EM ESTUFA À 60°C................................................................. 87
FIGURA 39 – RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM FUNÇÃO DA RELAÇÃO A/AG......................................... 90
FIGURA 40 – PROFUNDIDADE CARBONATADA X TEMPO – CAMADA 1 – 91 DIAS.................................. 94
FIGURA 41 – PROFUNDIDADE CARBONATADA X TEMPO – CAMADA 2 – 91 DIAS.................................. 94
FIGURA 42 – PROFUNDIDADE CARBONATADA X TEMPO – CAMADA 3 – 91 DIAS.................................. 94
FIGURA 43 – PROFUNDIDADE CARBONATADA X TEMPO – CAMADA 1 – 300 DIAS................................ 95
FIGURA 44 – PROFUNDIDADE CARBONATADA X TEMPO – CAMADA 2 – 300 DIAS................................ 95
FIGURA 45 – PROFUNDIDADE CARBONATADA X TEMPO – CAMADA 3 – 300 DIAS................................ 95
FIGURA 46 - COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS DE PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO
ACELERADA X NATURAL (HO; LEWIS, 1987) ............................................................................ 101
FIGURA 47 - CRUZAMENTO KC X A/AG - 91 DIAS............................................................................... 102
FIGURA 48 - CRUZAMENTO KC X A/AG - 300 DIAS.............................................................................. 103
FIGURA 49 - COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO PARA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO DE 50 MPA........ 107
FIGURA 50 – TAXA DE DESENVOLVIMENTO DE KC COM A IDADE EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA DE 50
MPA............................................................................................................................................ 108
FIGURA 51 - COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO NATURAL EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA A
COMPRESSÃO DE 50 MPA............................................................................................................ 112
FIGURA 52 - CONTEÚDO DE CH REMANESCENTE TRAÇOS DE REFERÊNCIA AOS 91 E 300 DIAS ......... 115
FIGURA 53 - CONTEÚDO DE CH REMANESCENTE TRAÇOS DE EV AOS 91 E 300 DIAS ........................ 116
FIGURA 54 - CONTEÚDO DE CH REMANESCENTE TRAÇOS DE EVC AOS 91 E 300 DIAS....................... 117
FIGURA 55 - EVOLUÇÃO DO CH NA CAMADA DE COBRIMENTO - 91 E 300 DIAS EM IGUALDADE DE
RESISTÊNCIA DE 50MPA ............................................................................................................. 119
FIGURA 56 - REGRESSÕES LINEARES ENTRE OS COEFICIENTES DE CARBONATAÇÃO ACELERADA E E O
TEOR DE CH REMANESCENTE EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA DE 50MPA ................................. 122
FIGURA 57 - CRUZAMENTOS ENTRE KC X VOL. TOTAL HG INTRUDIDO, EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA
.................................................................................................................................................... 124
11
LISTA DE ANEXOS
ANEXO 1 – ENSAIOS QUÍMICOS E FÍSICOS........................................................................................... 145
ANEXO 2 – FERRAMENTAS AUXILIARES - ROTINA “COTA.LSP”....................................................... 148
12
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
ºC - Graus centígrados
Æ - diâmetro
# - abertura malha peneira
Aº - Angstroms
µm - Micrômetros
a/ag - relação água aglomerante em massa
a/mc - relação água materiais cimentícios em massa
ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
AD - concretos com adições
ARI - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial
ASTM - American Standart for Testing Materials
C/S - relação cálcio e sílica
C1 - Camada 1 (profundidade entre 0 e 10 mm)
C2 - Camada 2 (profundidade entre 20 e 30 mm)
C3 - Camada 3 (profundidade entre 45 e 55 mm)
C
2
S - silicato bicálcio
C
3
S - silicato tricálcio
C
3
A - aluminato tricálcio
C
4
AF - ferro aluminato tetracálcico
Ca
+
- íons cálcio
CaCO
3
- Carbonato de cálcio
CaO - óxido de cálcio
Ca(OH)
2
- Hidróxido de cálcio
CaSO
4
- Sulfato de cálcio
CAD – concreto de alto desempenho
CAM - camadas
CH - Hidróxido de cálcio
Cl
+
- íons cloreto
cm - centímetros
CO
2
- Anidrido carbônico ou dióxido de carbono
CP - Cimento Portland
13
CPP - Cimento Portland Pozolânico
CST - Companhia siderúrgica de Tubarão (ES)
C-S-H - Silicato de cálcio hidratado
CV - Cinza Volante
E - escória de alto forno
EV - concreto com 10% de cimento portland, 70% de escória granulada
de alto forno e 20% de cinza volante
EVC - concreto com 10% de cimento portland, 70% de escória granulada
de alto forno, 20% de cinza volante e 20% cal hidratada
Fe
2
O
3
- óxido de ferro
fc - resistência à compressão axial de dosagem do concreto
g - grama
g/cm
3
- grama por centímetro cúbico, medida de massa específica
g/m
2
- gramas por metro quadrado, medida de absorção capilar
GEPECON – Grupo de Estudos e Pesquisas em Concreto
H
2
O - molécula da água
H
2
S - gás sulfídrico
IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas (SP)
K
+
- íons potássio
Kc - Coeficiente de carbonatação
Kc
a
- Coeficiente de carbonatação acelerada
Kc
n
- Coeficiente de carbonatação natural
Kg - Quilograma
Kg/dm
3
- Quilograma por decímetro cúbico, massa específica
Kg/m
3
- Quilograma por metro cúbico, massa específica
KOH - hidróxido de potássio
KO
2
- coeficiente de permeabilidade ao oxigênio
L.A.R.P – Laboratório de Análises de Resíduos de Pesticidas
L.M.C.C - Laboratório de Materiais de Construção Civil, Universidade
Federal de Santa Maria
m – metro
m
2
– metro quadrado
m
3
– metro cúbico
mm – milímetro
MgO - óxido de magnésio
14
Mg(OH)
2
- hidróxido de magnésio
m
2
/Kg - metro quadrado por Quilograma, indica superfície específica
mm - milímetro
mm/sem
0.5
- milímetros por raiz de semana, medida de coeficiente de
carbonatação
MPa - Mega Pascal
Na
+
- íons sódio
NaOH - hidróxido de sódio
NBR - Norma Brasileira
NM - Norma do Mercosul
nm - nanometros
O
2
- Oxigênio
OH
-
- íons Hidroxila
pH - potencial hidrogênio
POZ – Cimento Portland Pozolânico
r
2
- coeficiente de correlaç ão estatística
REF - mistura de referência, 100% de Cimento Portland
RILEM - Réunion Internationale des Laboratoires d' Essais et des Recherces
sur les Matériau et les Constructions
SA - Sílica ativa, micro sílica
sem - semanas
SiO
2
- Dióxido de silício
U.F.S.M. - Universidade Federal de Santa Maria
UR - Umidade relativa do ar em %
VTIHg – volume total intrudido de mercúrio
15
RESUMO
Dissertação de Mestrado
Curso de Pós Graduação em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil
ESTUDO DA CARBONATAÇÃO DA CAMADA DE COBRIMENTO DE
PROTÓTIPOS DE CONCRETO COM ALTOS TEORES DE ADIÇÕES
MINERAIS E CAL HIDRATADA
Autor: William Widmar Cadore
Orientador: Prof. Dr. Geraldo Cechella Isaía
Santa Maria, fevereiro de 2008.
Neste estudo foi verificado a camada de cobrimento estrutural do
concreto com o uso da cal hidratada em substituição em massa da areia em
mistura ternária de 70% de escória de alto forno, 20% cinza volante e 10%
de cimento CPV-ARI (EVC) em comparação a traços de referência com
100% CPV-ARI (R) e outra mistura ternária de 70% de escória de alto forno,
20% cinza volante e 10% de cimento CPV-ARI sem adição da cal hidratada
(EV). Para o estudo da camada de cobrimento do concreto estrutural foram
moldados protótipos de vigas, expostos em cura ambiental, com extração de
testemunhos aos 91 e aos 300 dias. A profundidade dos testemunhos foram
as seguintes: camada 1 – 0 a 10mm, camada 2 – 20 a 30mm e camada 3 –
45 a 55mm. O ensaio de carbonatação acelerada foi realizado em atmosfera
com teor de 5% de CO
2
, seguindo a RILEM CPC - 18, após pré-
condicionamento. Foram adotadas 4, 8 e 12 semanas de exposição na
câmara climatizada para traços de referência e 3, 6 e 9 para as misturas
com adições minerais com e sem cal hidratada. Além dos ensaios
acelerados, foram realizados ensaios de carbonatação natural bem como
análise do pH e do CH.
16
Os resultados apresentados indicam que a adição da cal hidratada
atingiu sua finalidade repondo a reserva alcalina, reduzindo as
profundidades carbonatadas tanto pela ação química como física. De uma
maneira geral, R e EV apresentaram tendência de maiores coeficientes na
camada mais interna (C1<C3) e EVC comportamento contrário (C1>C3). Em
igualdade de resistência foi observado um paradoxo nas misturas com
adição de cal, com redução dos coeficientes aos 300 comparados aos 91.
Este comportamento pode ser explicado pela estrutura mais homogênea e
compacta, já que houve redução de 50% da interconctividade dos poros até
25mm com a idade e aumento do C-S-H com a idade. Contudo, a relação
entre os ensaios acelerados e naturais indicam que aos 300 dias os efeitos
do processo acelerado tendem a ser entre 1,5 e 3,5 vezes maiores do que
os ensaios naturais.
17
ABSTRACT
Dissertação de Mestrado
Curso de Pós Graduação em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil
ESTUDO DA CARBONATAÇÃO DA CAMADA DE
COBRIMENTO DE PROTÓTIPOS DE CONCRETO COM ALTOS
TEORES DE ADIÇÕES MINERAIS E CAL HIDRATADA
(STUDY OF CARBONATION OF THE COVERCRETE LAYER OF
PROTOTYPES OF CONCRETE WITH HIGH ADDITIONS CONTENTS AND
LIME HYDRATED)
Author: William Widmar Cadore
Coordinator: Prof. Dr. Geraldo Cechella Isaia
Santa Maria, February, 2008.
In this study deals the covercrete structural concrete layer with the use
of hydrated lime in substitution in mass of the sand in ternary mixture of 70%
of blast-furnace slag, 20%-fly ash and 10% of cement CPV-ARI (EVC) in
comparison to reference with 100% CPV-ARI (R) and other ternary mixture of
70%-ground granulated blast-furnace slag, 20%-fly ash and 10%-cement
CPV-ARI without addition of the hydrated lime (EV). Beams prototypes were
molded, exposed in environmental curing for the study of the structural
concrete covercre layer. The carbonation analysis was made in extracted
testimonies at 91
st
and the 300
th
days. The depth of the testimonies was the
following: layer 1 - 0 to 10 mm, layer 2 - 20 to 30 mm and layer 3 - 45 to 55
mm. The accelerated carbonation tests were accomplished in atmosphere
with 5% of CO
2
content, following RILEM CPC-18, after pre-conditioning. The
analysis of the test results were in comparison of the mixtures with hydrated
lime in relation to the mixtures without hydrated lime and the reference
mixtures. It was observed that the addition of hydrated lime in the mixtures
reduced the carbonated depths and consequently the carbonation
coefficients.
18
The presented results indicate that the hydrated lime addition reached
the purpose restoring the alkaline reserve, reducing the carbonated dephts
so much by the chemical as physical actions. In a general way, R and EV
presented tendency of larger coefficients in the most internal layer (C1 < C3)
and EVC contrary behavior (C1>C3). It was observed a paradox in
resistance equality on concrete types with hydrated lime, with reduction of
the coefficients to the 300
th
days compared to the 91
st
days. This behavior
can be explained by the most compacts and homogeneous structure, since
there was connection pores reduction of 50% up to 25nm and C-S-H
increases with the age. However, the relationship among the accelerated and
natural tests indicate that to the 300
th
days the accelerated effects process
tend to be between 1,5 and 3,5 larger times than the natural tests.
19
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1 APRESENTAÇÃO
A investigação proposta nessa dissertação contempla preocupações da
comunidade científica bem como da população em geral, tais como
sustentabilidade, ecoeficiência, poluição ambiental e durabilidade das
estruturas. Para tanto a alternativa usada para contemplar tais preocupações
tem sido o emprego em larga escala de resíduos industriais e agrícolas na
produção de concretos estruturais
O projeto intitulado como “EFEITOS DA ESCÓRIA GRANULADA E DA
CAL HIDRATADA, EM MISTURAS BINÁRIAS E TERNÁRIAS, SOBRE A
CAMADA DE COBRIMENTO DO CONCRETO ESTRUTURAL (Fase II)” vem
como seqüência de um anterior similar, onde foram estudadas misturas com
somente cinza volante. Decorrente disso surgiu a necessidade de uma
divisão na estrutura da pesquisa a fim de que pudesse gerar quatro temas
de dissertações, cada uma com ênfase no estudo da camada de cobrimento
do concreto estrutural em protótipos em cura ambiental. O primeiro com foco
na microestutura, o segundo sob a influência da permeabilidade a cloretos,
um terceiro visando a absorção capilar e penetração de água e um quarto no
qual titula esta dissertação na análise da carbonatação acelerada e natural
de protótipos de concreto.
20
1.2 JUSTIFICATIVA
Atualmente a durabilidade tem sido a meta buscada por praticamente
todos os grupos de pesquisa espalhados em universidade e instituições do
Brasil. E apesar do grande número de investigações, ainda há muitos
trabalhos e investigações a serem feitos.
Alguns autores seguem vertentes já difundidas na investigação da
durabilidade, contudo, não obstante à estas tendências surgiram algumas
investigações (NEVILLE, 1998; EMERSON & EZIRIM, 1996; POULSEN,
1995; MCCARTER et al., 1995; DHIR & BYARS, 1993) que visaram
entender e caracterizar melhor o cobrimento, ou seja o elemento que em
primeira instância regerá os mecanismos de transporte que levam os fluídos,
para o interior do material.
A camada de cobrimento estrutural do concreto assume características
diferentes do concreto das partes mais internas dos elementos estruturais,
ou seja, geralmente é mais porosa e mais suscetível à percolação e trocas
de fluidos em ambos os sentidos. Estas diferenças são decorrentes de
vários aspectos tais como a absorção, a evaporação da água para o
ambiente, o efeito parede etc. Neste contexto, surge a necessidade de
estudos que se aprofundem nas características e propriedades da camada
de cobrimento do concreto estrutural, relacionando-as com o desempenho
do concreto com a profundidade, como o que se propõe na presente
dissertação.
Observa-se, então, diferenças entre a microestrutura da superfície e do
interior de uma peça de concreto porque é a primeira, isto é, o envoltório
externo é que deveria necessariamente ser mais compacto e resistente à
penetração de agentes agressivos externos para prover maior durabilidade à
estrutura. Realmente este é um dos motivos no qual observa-se a grande
ocorrência de patologias em estruturas, pois o concreto que deveria ser o
capa protetora da armadura, material mais suscetível corrosão, apresenta
maior fragilidade na região de cobertura do aço, com características mais
porosas e passíveis de fissuração. Todavia, é possível observar na literatura
21
o número de obras com problemas de degradação precoce, seja por erro de
projeto ou de execução.
Isaía (2001) aponta a falta de durabilidade das estruturas com origem
na falta de integração real (obra) e virtual (laboratório), em especial aos
modelos de predição da vida útil da estrutura. Outra questão levantada pelo
autor é com relação a modelagem dos mecanismos de deterioração do
concreto, com diferenças na escala ou volume de concreto, idade de ensaio
ou correlações imprecisas.
A demanda de materiais e o consumo energético devem ser
considerados porque, entre as indústrias de materiais de construção, a do
cimento é uma das principais fontes geradoras de CO
2
, sendo que este gás
contribui para o aumento do efeito estufa. Este fenômeno tem preocupado o
mundo por suas manifestações no clima, como o aquecimento global devido
ao aumento e acúmulo de gases na atmosfera. Em virtude disso surgiu o
protocolo de Kyoto, uma convenção das Nações Unidas entre os países
para estabelecer princípios que limitem e inibam a poluição, estabelecendo
uma sustentabilidade do manejo das reservas de matérias primas.
Observa-se, portanto que a utilização de adições em substituição ao
cimento, minimiza a emissão de gases poluentes, e a deposição final dos
rejeitos industriais. E os benefícios vão além dos ambientais, as adições
podem gerar também um menor custo do concreto, pois estes materiais são
rejeitos, portanto encontram-se disponíveis por preços razoáveis, sobretudo,
gerando lucro para as empresas produtoras e diminuição final no custo do
concreto com a mistura.
Isaia et. al (2004), investigando o uso de adições minerais em concreto
estrutural visando a durabilidade do concreto com altos teores de adições
minerais, observaram que à medida que aumenta o teor de adições
minerais, a emissão de gases poluentes decrescem na mesma proporção da
diminuição do teor de cimento na mistura, confirmando pesquisa mostrada
por Carvalho (2002). Entretanto, aquele autor observou que, à medida que
aumentou o teor de substituição de cimento portland por adições minerais,
os coeficientes de carbonatação também aumentaram, em razão do
22
decréscimo do teor de hidróxido de cálcio devido ao menor teor de cimento
nas misturas, como também pelo seu consumo pelas reações pozolânicas.
Sendo assim, pelo rebaixamento da alcalinidade, surgiu a necessidade
de equilibrar esta perda, pela adição à mistura de cal hidratada como fonte
de reposição alcalina, visto que o teor de adições presente foi de 90% e
apenas 10% de cimento portland (ISAIA et al., 2004).
1.3 OBJETIVOS E METAS DA PESQUISA
O objetivo principal desta pesquisa é observar as diferenças existentes
entre as propriedades da camada de cobrimento do concreto e do interior
dos elementos estruturais, observando as variações a partir do concreto
superficial em direção da armadura até 50 mm.
No foco da durabilidade das estruturas, o presente trabalho estudou e
verificou a influência do teor de adições minerais de escória e cinza volante
em misturas ternárias com e sem adição de cal hidratada frente a
carbonatação na camada de cobrimento do concreto estrutural. Os teores de
adição mineral foram de 70% para escória, 20% para a cinza volante em
substituição ao cimento e 20% de cal hidratada em substituição em massa
da areia. A função da adição da cal hidratada é repor a reserva alcalina do
concreto devido às reações pozolânicas e de carbonatação. Sabe-se que
esta pode ocasionar a despassivação da armadura e propiciar o início de
corrosão, razão pela qual tem sido objeto de diversas pesquisas, com o
intuito de minimizar o seu efeito sobre as estruturas de concreto.
A cal hidratada, material empregado neste trabalho, surge como
ativador das adições minerais visando um acréscimo nas resistências iniciais
e finais das misturas, pois o hidróxido de cálcio aumenta o pH da solução
dos poros e a formação de OH
-
, formando silicatos de cálcio hidratados em
maiores proporções do que as misturas sem a presença de cal.
Por isso em comparação ao concreto de referência composto apenas
de cimento portland, é possível constatar as diferenças nas misturas com
altos teores de adições, em termos de durabilidade e da microestrutura, e
23
com maior respaldo nesta dissertação, o comportamento da carbonatação
acelerada e natural.
Especificamente, esta dissertação objetiva responder a seguinte
questão:
“Como varia a carbonatação da camada de cobrimento do concreto com
altos teores de adições minerais e cal hidratada?”.
Esta questão básica pode ser desdobrada em outras decorrentes, tais
como:
· em termos quantitativos, como varia a carbonatação acelerada e
natural, assim como o teor de hidróxido de cálcio remanescente, a
diversos intervalos, a partir da superfície do concreto, até 50 mm de
profundidade?
· Em relação ao concreto de referência somente com cimento portland,
quais são as modificações que se constatam nas misturas com altos
teores de adições, com respeito as variáveis estudadas?
· Como se comportam as variáveis de estudo em igualdade de relação
a/ag e de resistência à compressão de 50 MPa?
· Qual as relações entre carbonatação acelerada e natural?
O trabalho visa à previsão da evolução da deterioração das estruturas
de concreto armado através da resistência em função da durabilidade e não
durabilidade em função da resistência. Por essa razão, a interpretação dos
resultados é também realizada em igualdade de resistência. A abordagem
científica da degradação da camada de cobrimento do concreto viabiliza a
estimativa da vida útil das estruturas de concreto expostas durante
determinados períodos de tempo numa simulação da atmosfera em câmara
climatizada.
24
1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO
Este trabalho é apresentado em 5 capítulos, de modo que no Capítulo
1, é respaldado do tema, justificativa do estudo, os objetivos e a estrutura do
trabalho.
O Capítulo 2 refere-se a uma revisão da literatura sobre os principais
aspectos do fenômeno da carbonatação do concreto, discutindo o
mecanismo e as reações, bem como os principais fatores intervenientes no
processo.
O Capítulo 3 está composto da metodologia empregada no programa
experimental, abrangendo as variáveis de estudo, a descrição dos materiais
utilizados, o preparo do concreto, cura ambiental, e métodos utilizados para
a determinação dos parâmetros de carbonatação bem como utilização das
ferramentas para o mesmo.
Em seqüência no Capítulo 4 são apresentados os resultados e as
discussões referentes a eles. Inicialmente o capítulo aborda as análises
referentes a caracterização do concreto endurecido na resistência a
compressão. Na seqüência têm-se a avaliação e comparação da velocidade
de carbonatação dos diversos concretos, sob o processo de carbonatação
acelerada em câmara climática nos aspectos comparativos com a
carbonatação natural, coeficientes de carbonatação acelerada, teor de
hidróxido de cálcio remanescente e teor de íons. As análises e discussões
dos resultados foram realizadas, primeiramente, em igualdade de relação
água/aglomerante. A seguir os resultados foram analisados em igualdade de
resistência correlacionando diretamente cada variável com a resistência
através de regressão.
Por fim no Capítulo 5, são abordadas as conclusões, bem como as
sugestões para futuras pesquisas extraídas do trabalho realizado.
25
CAPÍTULO 2
CARBONATAÇÃO E DURABILIDADE
DO CONCRETO COM ALTOS TEORES
DE ADIÇÕES MINERAIS
2.1 ASPECTOS DA DURABILIDADE
A recente revisão da NBR 6118 (ABNT, 2003), trouxe um grande
avanço na conscientização de durabilidade das estruturas de concreto,
fazendo referência em dois capítulos relativos à durabilidade. Nesses
capítulos, definem-se parâmetros de projeto em função da agressividade do
meio em que está inserida a estrutura, entrando em harmonia com as
principais normas internacionais sobre o assunto.
Sarja & Vesikari (1996), apresentaram uma definição do termo
durabilidade ao qual pode ser entendido como a capacidade de um edifício,
componente, estrutura ou produto manter um desempenho mínimo em um
determinado tempo, sob a influência de agentes agressivos.
Já pela American Concrete Intitutte 201.2R (ACI, 2001), concreto
durável é aquele que possui capacidade de resistir ao intemperismo,
ataques químicos, desgastes por abrasão ou qualquer outro processo de
deterioração, retendo a sua forma original, qualidade e capacidade de
utilização, quando exposto ao ambiente de trabalho.
Mehta & Monteiro (1994), fizeram uma estimativa onde mais de 40%
dos recursos empregados na construção civil, nos países desenvolvidos, são
destinados à manutenção das estruturas. À medida que prolonga-se a vida
26
útil das estruturas, dando-se uma importância mais ampla da durabilidade
das estruturas, permite-se um menor impacto sobre o meio ambiente, já que
o planeta é habitado com uma população estimada em 6,5 bilhões de
habitantes, com previsão de atingir mais de 10,0 bilhões em 2035.
Todavia quando aborda-se o tema durabilidade e custos envolvidos
com recuperação das estruturas de concreto, deterioradas por corrosão da
armadura, não se pode deixar de ressaltar a “lei dos cinco” de Sitter (1983),
que mostra a importância de se dar atenção à qualidade, nas etapas de
projeto e de construção, e à manutenção preventiva, no período de iniciação
da corrosão, em relação às manutenções corretivas tomadas no período de
propagação.
Em um exemplo clássico (figura 1), o autor define um valor de custo 1,
às decisões conferidas no prazo de projeto e construção “A” a fim de que a
estrutura atinja uma vida útil “t
2
”. Estas decisões podem ser desde detalhes
construtivos de projeto, especificações dos materiais e qualidade dos
mesmos, cobrimento adequados da armadura de acordo com o meio
agressivo; cura do concreto, dentre outras. Porém se estas decisões forem
observadas numa etapa “B”, o custo aumentará em 5 vezes. Nesta etapa, o
processo de corrosão encontra-se em processo de iniciação, devendo ser
tomadas prevenções de proteção superficial do concreto a fim de manter a
vida útil “t
2
”. Num outro momento com intervenção na etapa “C”, a estrutura
já estará com sinais de corrosão, com um incremento ao custo inicial de 25
para manter a mesma vida útil “t
2
”. Caso nenhuma interferência seja tomada
nas etapas “A”, “B” ou “C”, certamente a estrutura deverá estar, em sua
totalidade, despassivada e com o processo de corrosão avançado, exigindo
a realização de uma manutenção preventiva, corretiva com a variação de
custo 1 para 125.
27
Figura 1 – Lei dos 5 (SITTER, 1983).
Na medida em que se iniciou o uso do termo “Concreto de Alto
Desempenho (CAD)” no início dos anos 90, passou-se a colocar em primeiro
plano as características de durabilidade do concreto em relação às demais
propriedades, inclusive a própria resistência, já que busca-se resistência em
função da durabilidade e não durabilidade em função da resistência.
Devido à subjetividade do conceito do CAD, existe tendência a associá-
lo e designá-lo a concretos de resistências elevadas, que devem possuir,
obrigatoriamente, em sua composição, adição mineral e aditivos
superplastificantes, sendo a solução para os problemas de durabilidade das
estruturas de concreto.
Swamy (1996), por sua vez argumenta que o uso do CAD tem como
objetivo dar características otimizadas para dada carga, uso e condições de
exposição, coerentes com os requisitos de custo, vida útil e durabilidade,
não sendo obrigatório o uso de materiais caros e processos tecnológicos
complexos. O objetivo final do processo construtivo, no aspecto da
durabilidade, não é a obtenção de um Concreto de Alto Desempenho (CAD),
mas, sim, de estruturas de concreto armado de “Alto Desempenho”.
28
2.2 DEGRADAÇÃO DO CONCRETO
Entre os diversos tipos de manifestações patológicas encontradas em
estruturas de concreto armado, a corrosão da armadura é a de maior
incidência. A resistência das estruturas de concreto armado mediante a
ação do meio ambiente, para um mesmo uso, dependerá da resistência do
concreto e do aço, e, conseqüentemente, a degradação de qualquer um
desses componentes comprometerá a estrutura como um todo. Sabe-se que
os principais agentes agressivos ao aço são: o gás carbônico (CO
2
),
responsável pela carbonatação, e os íons cloreto, que alteram a película
passivadora.
Todavia, durante a vida útil de serviço da estrutura, a camada de
concreto pode sofrer ação de agentes agressivos que podem ser, entre
outros, ácidos que reduzem o pH e elevam o risco de despassivação da
armadura; bem como o ataque de sulfatos e a reações álcali-agregado, que
geram produtos expansivos.
Assim, são importantes os estudos relacionados à carbonatação, ao
qual se refere esta dissertação, a fim de que se obtenha respostas
referentes ao comportamento de concretos de cimento Portland com e sem
adições minerais, especialmente nas propriedades da camada de
cobrimento. Com efeito, os avanços na compreensão da microestrutura e
composição química do concreto e de seus mecanismos de degradação
possibilitam projetar estruturas, levando-se em consideração não somente a
estabilidade estrutural, mas também a vida útil desejada diante de
determinados fatores de degradação.
2.3 PROCESSO DA CARBONATAÇÃO
A carbonatação é um processo físico-químico de neutralização da fase
líquida presente nos interstícios do concreto, saturada de hidróxido de cálcio
29
e de outros compostos alcalinos hidratados. Os principais constituintes
presentes na atmosfera que podem produzir reações de neutralização do
concreto são o gás carbônico (CO
2
), o dióxido de enxofre (SO
2
) e o gás
sulfídrico (H
2
S).
O processo recebe o nome de carbonatação pela reação de
neutralização do hidróxido de cálcio (CH) pelo CO
2
, resultando em carbonato
de cálcio (CaCO
3
), ou seja, a transformação de um hidróxido alcalino em um
sal de baixa solubilidade.
Entre as principais substâncias na fase gasosa que podem
comprometer a durabilidade do concreto, destaca-se o CO
2
, que provoca a
carbonatação, ou seja, o consumo do sódio (Na), potássio (K) e
principalmente o cálcio (Ca) que forma o CH, que é a barreira de
neutralização dos ácidos formados pela penetração dos gases e água no
concreto; o oxigênio, que é responsável pela reação catódica na corrosão de
armaduras e vários processos de biodegradação; e o vapor de água, que
também é responsável pelo desenvolvimento da corrosão de armaduras,
especialmente pela redução da resistividade e por vários outros processos
de degradação como o ataque dos cloretos pela penetração de sais nos
poros do concreto.
Como efeito da carbonatação tem-se a redução do pH do concreto a
valores inferiores a 9. De acordo com Mehta & Monteiro (1994) as equações
1 e 2, os compostos hidratados do cimento suscetíveis a carbonatação são o
hidróxido de cálcio (Ca(OH)
2
), o hidróxido de sódio (NaOH) e o hidróxido de
potássio (KOH), assim como os silicatos alcalinos.
2
2 2 3 2
( )
H O
CO Ca OH CaCO H O
+ ¾¾¾® +
(equação 1)
2 2 3 2
2 .
CO Na KOH Na KCO H O
+ ® + (equação 2)
Portanto, primeiro tem que haver a difusão gasosa do CO
2
, que se
encontra na atmosfera, na fase aquosa dos poros do concreto, para somente
após haver a reação química do CO
2
com os elementos alcalinos, Ishida &
Maekawa (2001).
30
2
2
( ) 2
Ca OH Ca OH
+ -
® +
(equação 3)
Logo, para que a carbonatação se inicie, é necessário que primeiro
ocorra solubilização do dióxido de carbono. As Equações 4 a 6
(SCHRÖDER; SMOLCZYK, 1969) mostram, respectivamente, a
solubilização do gás carbônico e a reação de formação do carbonato de
cálcio.
2
2
( ) 2
Ca OH Ca OH
+ -
® +
(na fase aquosa dos poros) (equação 4)
2
2 3 2
2
CO HO CO H O
- -
+ ® +
(solubilização do CO
2
) (equação 5)
2 2
3 3
Ca CO CaCO
+ -
+ ®
(carbonatação) (equação 6)
Na solução dos poros do concreto estão presentes ainda os álcalis do
cimento, Na
+
e K
+
(sódio e potássio) que também estão sujeitos à
carbonatação, conforme as equações 7 e 8 (GUIMARÃES, 2000).
2
2 2 3 2
2
H O
NaOH CO Na CO H O
+ ¾¾¾® +
(equação 7)
2
2 2 3 2
2
H O
KOH CO K CO H O
+ ¾¾¾® +
(equação 8)
A CEB/BI 152 (1984) apresenta um esquema resumido do processo de
carbonatação, conforme figura 2.
Neste esquema a carbonatação se dá a partir da superfície, formando
uma frente de carbonatação, que se divide em duas zonas de pH muito
distintas, uma com pH superior a 12 e outra com pH próxima a 8. Com a
diminuição do pH, a frente avança progressivamente para o interior do
concreto podendo atingir a armadura, gerando a despassivação.
31
Figura 2 - Avanço do processo de carbonatação, segundo CEB-BI 152 (1984).
Outra conseqüência da carbonatação é a alteração da permeabilidade
e do volume de poros do concreto, em razão das alterações microestruturais
causadas pelas reações químicas descritas anteriormente.
Segundo Ngala & Page (1997) com a precipitação do CaCO
3
ocorre
uma redução da porosidade da pasta do cimento, já que este composto
possui maior volume que os outros compostos hidratados, como o CH. Ao
mesmo tempo em que se observa uma redução da porosidade total, verifica-
se um aumento da porosidade capilar (poros de diâmetros maiores que 30
nm) em conseqüência da decomposição do C-S-H.
Neville (1997) destaca outro processo da carbonatação que é a
retração que é causada por dois processos: a perda de moléculas de água
na reação principal e a diminuição de volume na pasta de cimento
endurecida, com a dissolução do Ca(OH)
2
em zonas onde ele está sob
tensão e precipitação do CaCO
3
em espaços não sujeitos a tensão. O autor
ainda comenta que a água liberada pela reação de carbonatação pode
ajudar na hidratação do cimento, o que resultaria numa maior dureza
32
superficial, menor permeabilidade superficial e conseqüentemente menor
movimentação de umidade.
2.4 FATORES INTERVENIENTES NA VELOCIDADE E
PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO
Devido à diversidade de fatores que influem na carbonatação, tem-se
buscado comparar a evolução de sua profundidade com outras propriedades
do concreto que interferem nos mecanismos de transporte.
A velocidade e a profundidade de carbonatação dependem de fatores
relacionados com o meio ambiente e com as características finais do
concreto endurecido, conforme apresentado por Kazmierczak (1995), na
tabela 1 a seguir.
Tabela 1 - Principais fatores que condicionam a velocidade de penetração da frente de
Carbonatação (KAZMIERCZAK, 1995).
Características Influenciadas
Mecanismo físico-químico
Velocidade de Carbonatação
Grau de saturação dos Poros
Velocidade de Carbonatação
Porosidade da pasta carbonatada
Reserva alcalina
Traço Porosidade
Porosidade
Grau de hidratação
Velocidade de Carbonatação
Condições de
Exposição
Composição química do cimento:
- Característica do clínquer
- Teor de adições
Qualidade de execução
- Defeitos
- Cuidados com a cura
Características
do Concreto
Fatores Condicionantes
Concentração de CO
2
Umidade Relativa do Ar
Temperatura
2.4.1 CONDIÇÕES DE EXPOSIÇÃO
2.4.1.1 CONCENTRAÇÃO DE CO
2
33
A velocidade da carbonatação e a sua durabilidade está diretamente
ligada com a concentração de CO
2
presente na atmosfera em torno do
concreto. A velocidade aumenta quando o ambiente possui uma maior
concentração de CO
2
, principalmente para concretos de elevadas relações
a/ag. Para Helene (1993), a atmosfera e o microclima que envolvem a
estrutura influem conjuntamente na taxa de carbonatação. A concentração
de CO
2
altera-se significativamente quando se compara ambientes fechados
e abertos. Em ambientes fechados a taxa de carbonatação geralmente é
superior que em ambientes abertos, onde há uma constante renovação do
ar.
Mehta et al. (1992), apud Kazmierczak (1995), relacionaram a
exposição em laboratório, com temperatura de 20°C e umidade relativa de
65%, em que a profundidade de carbonatação normalmente apresenta uma
relação na ordem de 1 : 0.7 : 0.2, considerando exposição em laboratório,
em ambiente externo protegido de chuva e em ambiente externo sujeito a
intempéries, respectivamente.
O gás CO
2
está presente na atmosfera em aproximadamente 0.03%
por volume de ar (NEVILLE et al., 1993).
Sabendo que a concentração pode variar de ambiente para ambiente, a
NBR 6118/2003, fez uma classificação dos ambiente e uma relação entre a
agressividade de gás carbônico no ambiente (tabelas 2 e 3).
Tabela 2 – Classificação da agressividade do ambiente sobre as armaduras em função da
concentração de gás carbônico (NBR 6118/2003)
Classe da
agressividade
Macro-clima Micro-Clima
Gás carbônico no
ambiente
atmosfera ruralI
Interiores úmidos de
indústrias
UR de 60% a 95% ≤ 0,3%
≤ 0,3%UR ≤ 60%
Classificação da agressividade do ambiente sobre as armaduras
IV pólos industriais > 0,3%
III marinha ou industrial UR de 60% a 98% ≥ 0,3%
II urbana
34
Tabela 3 – Classificação da agressividade do ambiente (NBR 6118/2003)
Classe da
agressividade
Agressividade
Classificação geral
do tipo de
ambiente para
efeito de projeto
Risco de deterioração
da estrutura
Rural
Submersa
Marinha 1)
Industrial 1), 2)
Industrial 1), 3)
Respingos Maré
1) Pode-se admitir um micro clima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) para
ambientes internos secos (salas, dormitórios banheiros, cozinhas e áreas de serviço de apartamentos residenciais
e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura).
2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) em: obras em regiões de clima
seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes de estrutura protegidas de chuva em ambientes
predominantemente secos, ou regiões onde chove raramente.
3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indústrias de
celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas.
Classificação da agressividade do ambiente
I fraca
II média Urbana 1), 2)
III forte
IV muito forte elevado
grande
pequeno
insignificante
O maior problema que surge para ensaios em laboratório é a obtenção
da carbonatação natural, em tempo real, o que duraria algo entre 5 a 20
anos para obter resultados adequados. Por isso os ensaios acelerados
surgem com a necessidade da predição da carbonatação, reduzindo
drasticamente o tempo necessário para o experimento (PAPADAKIS et al.,
1989).
Neville (1997) destaca que as proporções mais usuais são de 4 e 5%
de concentração de CO
2
.
Sanjuán E Olmo (2001) realizaram ensaios com concentrações
diferentes (5%, 20% e 100%) e afirmaram para os valores de 5% e 20% a
frente de carbonatação é mais homogênea. Os autores acreditam que os
valores de 100% fogem muito da realidade natural, sendo que o carbonato
de cálcio formado tem uma estrutura cristalina diferente do processo de
formação natural, o que altera o coeficiente de difusão.
Outros autores também utilizaram valores entre 5% como Átis (2003)
que comparou misturas de concreto com 70 e 50% de cinza volante. Jiang et
al. (2004) conduziram ensaios de carbonatação com temperatura de 20°C e
35
70% umidade relativa em câmara climática com concentrações de 3% e 20%
de CO
2
. Papadakis & Vagelis G. (2000) utilizaram 3% de concentração de
CO
2
em misturas com cinza volante e sílica ativa.
O grupo de pesquisas GEPECON da Universidade Federal de Santa
Maria (UFSM) realizou vários estudos sobre a carbonatação. Vaghetti (1999)
utilizou 10% de concentração de CO
2
bem como Sperb (2003).
Pesquisadores como Alves (2000), Venquiarutto (2002), Stumpp (2003),
Dalla Lana (2005) investigaram a carbonatação com concentração de 5% de
CO
2
.
2.4.1.2 TEOR DE UMIDADE RELATIVA
A umidade relativa desenvolve um papel importante na velocidade de
carbonatação. Segundo a CEB/BI 148 (1982), as maiores taxas de
carbonatação ocorrem quando a umidade relativa situa-se entre 50 e 60%. O
BRE DIGEST 263 (1982) aponta para um intervalo maior entre 50 e 75% de
umidade relativa como responsáveis pelas maiores velocidades de
carbonatação.
A umidade relativa do ambiente exerce influência sobre a quantidade
de água contida nos poros do concreto e esta, por sua vez, condiciona a
velocidade de difusão do CO
2
nos espaços intersticiais através dos poros do
concreto.
De acordo com a umidade presente nos poros do concreto, pode-se ter
situações diferentes de carbonatação. A primeira, figura 3, onde o concreto
está muito úmido e os poros estão saturados, a taxa de carbonatação torna-
se muito lenta, já que a difusão na água é quatro vezes menor que no ar. Já
em situação inversa onde a presença de água é insuficiente, figura 4,
quando os poros estão secos, não ocorre a dissociação do CO
2
nem a
reação do cimento hidratado (NEVILLE, 1994). Já em uma situação
favorável onde os poros estão parcialmente preenchidos pela água, figura 5,
a carbonatação avança até onde a rede de poros apresenta uma condição
favorável (CASCUDO, 1997).
36
Figura 3 – Representação esquemática da carbonatação parcial do concreto saturado com
água (CASCUDO, 1997)
Figura 4 – Representação esquemática de carbonatação parcial do concreto, com poros
totalmente secos (CASCUDO, 1997)
Figura 5 – Representação esquemática de carbonatação parcial do concreto, com poros
parcialmente preenchidos com água - concreto com U.R. normal do ambiente (CASCUDO,
1997)
Papadakis et al. (1991; 1992) investigaram a carbonatação em
concretos variando a umidade entre 40% e 80% e observaram as maiores
profundidades de carbonatação para umidades entre 50% e 65%.
Através da figura 6 observa-se que os maiores graus de carbonatação
ocorrem quando a umidade relativa situa-se entre 50 a 65%. Por outro lado,
com umidades inferiores a 20% ou superiores a 95% a carbonatação ocorre
lentamente ou simplesmente não ocorre.
37
Figura 6 - Influência da umidade relativa no grau de carbonatação, supondo que a umidade
do concreto está em equilíbrio com a umidade ambiental (VERBECK, 1950, apud VÉNUAT;
ALEXANDRE, 1969).
A influência da umidade relativa com a profundidade de carbonatação
em função do tempo é bastante complexa devido aos ciclos aleatórios de
umedecimento e secagem a que as estruturas de concreto armado podem
estar expostas. Por essa razão, a carbonatação de peças estruturais
abrigadas do tempo tende a apresentar velocidade de carbonatação mais
elevada do que as expostas às intempéries.
Todavia, surge a necessidade de uma padronização dos ensaios de
carbonatação, aonde peças curadas com exposição no ambiente, outras
abrigadas e as curadas em câmaras úmidas devam receber uma
redistribuição da umidade interna por um processo de pré-condicionamento.
Isto irá aproximar os resultados de diversas misturas diferentes para que
possam ser comparados.
2.4.1.3 TEMPERATURA
38
Helene (1986), afirma que a temperatura normalmente funciona como
acelerados das reações químicas (Arrhenius). Da mesma forma, Tuutti
(1982), considera também a temperatura importante, uma vez que aumenta
a mobilidade das moléculas, facilitando o transporte de massa no concreto.
Porém as temperaturas usuais não apresentam efeitos nos ensaios de
carbonatação acelerada. Papadakis et al. (1991) verificaram que as
variações de temperatura entre 20°C e 45°C não exercem influência
significativa na velocidade de carbonatação, visto que o processo é
controlado pela difusão.
Em ensaios acelerados o fenômeno de transporte preponderante é a
difusão do CO
2
, cuja velocidade é muito pouco influenciada por variações de
temperatura.
2.4.1.4 CONDIÇÕES DE CURA
A cura do concreto corresponde ao intervalo de tempo necessário para
que se produzam às reações iniciais de hidratação e endurecimento do
cimento. Tal período depende diretamente dos itens anteriores, como
temperatura, umidade e concentração da exposição e as condições, ao qual
influenciam significativamente todas as propriedades do material,
necessitando-se de cuidados especiais que favoreçam física e quimicamente
a constituição da matriz de cimento.
Assim, deve-se garantir água suficiente em tempo adequado
necessários para as reações de hidratação, que devem ser função da
composição química ou de eventuais adições ao cimento, de forma que o
aglomerante possa desenvolver resistência razoável antes que se
manifestem as tensões de tração nas superfícies das peças.
A importância da cura é cada vez maior na medida em que se utilizam
misturas com cimentos e adições minerais (escória de alto-forno, pozolanas,
etc.).
Estudos relacionando diretamente as condições de cura com a
resistência a carbonatação normalmente são realizados através da utilização
39
de períodos distintos de cura bem como processos diferentes de cura. Mas
em geral a literatura é unânime, quanto maior o tempo do processo, maior
será a ganho das propriedades do concreto, apresentando uma menor
porosidade e conseqüentemente uma menor carbonatação.
2.5 CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO
2.5.1 TIPO DE CIMENTO
Com relação a composição, tipos e teores do cimento e das adições
minerais, pode-se dizer que este fator se relaciona diretamente com a
microestrutura (porosidades e distribuição dos poros) e na hidratação do
cimentos com as reações pozolânicas alterando também os compostos
suscetíveis a carbonatação.
O cimento Portland, tem por constituição compostos, dos quais pode-se
citar quatro como os mais importantes: Silicatro Tricálcico (C
3
S), Silicato
Bicálcico (C
2
S), Aluminato Tricálcico (C
3
A) e Ferroaluminato Tetracálcico
(C
4
AF); porque são os que têm maior influência nas suas propriedades. Para
cimentos Portland comuns, a composição média desses compostos varia:
para o C
3
S, entre 45% e 60%, para o C
2
S, entre 15% e 30%, para o C
3
A,
entre 6% e 12%, e para o C
4
AF, entre 6% e 8% (MEHTA & MONTEIRO,
1994). Além dos componentes principais, podem estar presentes compostos
menores, como óxidos de cálcio livres, óxidos de sódio e potássio
(denominados álcalis do cimento), de magnésio, manganês, fosfato,
fluoretos e sulfatos. Esses componentes estão presentes no clínquer, e suas
proporções dependem das composições da rocha calcária e argila, além das
proporções da mistura desses materiais.
Os silicatos de cálcio C
3
S e C
2
S reagem com a água formando silicato
de cálcio hidratado (C-S-H) e o hidróxido de cálcio (CH). Neville (1997)
considera este último em grande quantidade como indesejável, já que pela
40
sua solubilidade, em meio ácido afeta a durabilidade do material. Contudo
analisando a estabilidade da armadura, aumenta a alcalinidade do concreto
e diminui a velocidade de carbonatação.
Mehta & Monteiro (1994), afirmam que a partir de cálculos
estequiométricos, a hidratação do C
3
S produz 61% de C-S-H e 39% de CH,
enquanto as reações do C
2
S produzem 82% de C-S-H e 18% de CH.
Portanto pelo ponto de vista de ataques químicos, muitas especificações
limitam o teor de C
3
S nos cimentos, outras recomendam o uso de pozolanas
para remover o excesso de hidróxido de cálcio.
Os compostos alcalinos disponíveis para reagir com o CO
2
dependem
do tipo de cimento empregado na produção do cimento. Autores como
Neville (1997) e Mehta & Monteiro (1994), afirmam que as adições minerais
sob mesmas condições, apresentam comportamento inferior na resistência a
carbonatação.
Entretanto, o consumo dos compostos alcalinos pelas adições minerais
nas reações pozolânicas tendem a aumentar a carbonatação, porém ao
mesmo tempo, ocorre o refinamento dos poros no preenchimento dos
espaços capilares grandes, aumentando o efeito barreira contra a
penetração do CO
2
, melhorando assim a resistência e a impermeabilidade
do sistema (MEHTA & MONTEIRO,1994; CEB/BI 152, 1984).
2.5.2 ADIÇÕES MINERAIS
A incorporação de adições minerais no concreto é bem anterior à
invenção do cimento. Segundo relatos da história, os primeiros materiais a
serem utilizados foram as pozolanas naturais, de origem vulcânica, pelos
gregos e romanos. Atualmente as adições minerais utilizadas são
provenientes de outras indústrias em que na sua maioria são descartados
em grandes quantidades (cinza volante, escória de alto forno, cinza de casca
de arroz), tornando-se poluidores em potencial do meio ambiente.
41
Portanto, a utilização de adições minerais no cimento e no concreto,
substituindo parcialmente clínquer ou cimento, reduz não somente o impacto
ambiental causado pelos resíduos de outras indústrias, mas também o
volume de extração das matérias-primas por parte das indústrias produtoras
do cimento e do concreto.
De acordo com Sjöström (1996), o setor da construção é o maior
consumidor individual de recursos naturais, utilizando cerca de 20 e 50% do
total de recursos naturais consumidos pela sociedade.
Segundo John (2000) o uso de adições minerais é uma das muitas
alternativas para aumentar a sustentabilidade da economia, uma vez que a
geração de materiais descartados pela indústria é inevitável.
Com efeito, visando à diminuição da poluição, as adições minerais
como as pozolanas e escórias, permitem a redução na produção e
emanação de CO
2
no processo de fabricação do cimento, partindo do ponto
que, para cada tonelada produzida de clínquer é lançada na atmosfera
aproximadamente uma tonelada de gás carbônico (ISAÍA et. al, 2004).
Através da utilização das adições minerais conseguimos uma
densificação da matriz do concreto, pelo refinamento dos poros. Entretanto,
dependendo do teor e da quantidade de adição, o consumo do hidróxido de
cálcio, pode reduzir o pH da solução dos poros do concreto, propiciando
difusão mais rápida do CO
2
e logo, maior velocidade de carbonatação, em
igualdade das demais condições.
2.5.2.1 AÇÕES QUÍMICAS
Mehta & Monteiro (1994) classificam as adições quanto ao tipo e de
atividade, como: pozolânicas (cinza volante) e cimentantes (escória de alto
forno). O grau de atividade das adições minerais está relacionado com a sua
área específica e a sua cristalinidade, sendo mais reativa quanto maior a sua
área específica.
Outra questão é a reação pozolânica, reação das adições minerais com
os produtos de hidratação do cimento, onde ocorre a dissociação da sílica
42
amorfa das adições, produzindo cátions de sílica na solução dos poros, que
reage com o hidróxido de cálcio para formar o gel secundário de C-S-H, com
menor relação C/S.
Sob o aspecto cimentante da escória de alto forno, apesar de o
mecanismo de hidratação ser o mesmo do cimento, quando em contato com
a água não reage, o que inviabiliza sua utilização como cimento, porém
quando adicionada com água de pH elevado, sua velocidade de dissolução
aumenta, formando compostos hidratados estáveis. O aumento do pH da
água se deve aos ativadores químicos, entre eles está a cal hidratada, a
gipsita e o cimento Portland.
2.5.2.2 AÇÕES FÍSICAS
A ação física consiste no preenchimento dos vazios pelo efeito filer, na
colmatação dos poros, resultando em uma estrutura mais densa e mais
compacta.
A interface pasta agregado (zona de transição), considera geralmente o
“elo mais fraco da corrente” (MEHTA & MONTEIRO, 1994), é considerada a
fase de resistência limite no concreto. Logo as partículas das adições se
instalam nessa região afetando o arranjo físico do sistema, atuando como
pontos de nucleação das partículas, aumentando as reações de hidratação e
a redução da porosidade da zona de transição. Os benefícios das ações
físicas estão na trabalhabilidade, exsudação, densidade, permeabilidade e
resistência, o que contribui de maneira direta para a durabilidade do
concreto.
43
2.5.3 TIPO DE ADIÇÕES MINERIAIS
As adições podem ser divididas em três grandes grupos de acordo com
sua atividade físico-química: cimentantes, pozolânicas e filer, classificadas
como a seguir.
2.5.3.1 CIMENTANTES
São ditas materiais cimentantes àqueles que não necessitam do
hidróxido de cálcio presente no cimento Portland para formar compostos
hidratados cimentantes como o C-S-H. Porém, possui hidratação lenta, e a
quantidade de produtos cimentantes formados é insuficiente para a
utilização do material em estruturas. A utilização conjugada como adição ou
substituição do cimento Portland, e na presença de hidróxido de cálcio e
gipsita acelera sua hidratação, como é o caso da escória de alto-forno.
A escória granulada de alto forno é proveniente do resíduo da produção
de ferro gusa, onde as impurezas contidas no minério de ferro e no coque
passam para a escória. É adicionado um agente fundente ao minério no alto
44
forno, de modo que a composição química resultante das impurezas fique
dentro de uma região bem definida no diagrama das fases SiO
2
- CaO -
Al
2
O
3
(AITCIN, 2000).
A escória de alto forno tem sido empregada na substituição parcial do
clínquer em cimentos portland reduzindo o volume de deposição desse
material, bem como o consumo de energia, muito alta na produção do
cimento, onde a temperatura de clinquerização é de 1400-1450 ºC.
O desenvolvimento de um cimento de escória de alto-forno pode ser
uma grande via de utilização para este resíduo. O cimento de escória é
composto de uma escória básica (C/S > 1) ou ácida (C/S < 1) e um ativador,
agente química capaz de acelerar as reações de hidratação (JONH, 1995).
A escória é caracterizada como um material cimentício, formando,
como principal produto de sua reação, silicato de cálcio hidratado. Na
presença de cimento, a escória reage com álcalis e hidróxido de cálcio
formando C-S-H adicional. Por isso entre os ativadores químicos mais
comuns estão a cal hidratada, os hidróxidos de metais alcalinos como KOH
e NaOH, o cimento Portland ou mesmo mistura destes compostos.
Entretanto, Breugel e Rooij (2004), afirmam que usualmente a escória é
ativada com a adição de cimento Portland em proporções entre 10% e 20%
para o efeito, sendo que ainda atribuem em um segundo estágio a
contribuição da escória de alto forno para as reações pozolânicas.
Entre os efeitos do uso da escória nas propriedades do concreto
estão a melhor trabalhabilidade, uma vez que confere à mistura maior
mobilidade e coesão, conseqüência de uma melhor dispersão das partículas
cimentícias. O maior tempo de pega é outro efeito comumente encontrado,
dependendo da proporção de escória empregada, da relação
água/aglomerante e da temperatura inicial do concreto.
2.5.3.2 POZOLÂNICA
45
A ASTM C 618 (1978) e a NBR 12653 (ABNT, 1992) definem as
adições pozolânicas como materiais silicosos ou sílico-aluminosos, que por
sua constituição possuem pouca ou nenhuma propriedade cimentícia, mas,
quando moídas e na presença de água, reagem quimicamente com o
hidróxido de cálcio, formando compostos com propriedades cimentantes.
Como exemplo a cinza volante, a sílica ativa, a cinza de casca de arroz e o
metacaulim.
A Cinza Volante é um material finamente particulado proveniente da
queima do carvão em usinas termoelétricas (visando gerar energia). A
combustão do carvão ocorre em altas temperaturas, entre 1200 e 1600ºC,
sendo que a permanência das partículas na chama oxidante dura em média
dois segundos, ocorrendo, portanto a fusão total ou parcial da matéria do
mineral (SILVA et al., 1999). De acordo com os autores 80% das cinzas são
volantes e 20% pesadas.
A sua composição química é muito variável, sendo função da
composição do carvão que lhe originou. A ASTM classifica as cinzas
volantes em dois tipos, a Classe F e a Classe C. As cinzas volantes da
Classe C caracterizam-se pelo elevado teor de cálcio, e são oriundas da
queima de lignita ou carvão betuminoso. A Classe F é obtida da queima de
antracito ou carvão sub-betuminoso.
Entre os efeitos do uso da cinza volante nas propriedades do concreto
está a redução do calor de hidratação, maior plasticidade e coesão, além de
a forma esférica das partículas de cinza volante, por diminuírem a fricção
entre as partículas e o concreto, permitir redução no consumo de água.
Com relação ao consumo de CH, Salto & Kawamura (1989), apud Isaía
(1995), pesquisaram pastas de cimento com substituição de 30% de cinza
volante e verificaram uma diminuição expressiva do teor de CH na interface
pasta agregado. Sob certas condições possibilitam incrementos na
resistência a compressão dependendo do teor e qualidade da mesma, mas
costumam apresentar resistências iniciais equivalentes ou inferiores a
concretos contendo apenas cimento Portland. Nas idades avançadas
apresentam resistências equivalentes ou superiores desde que haja
46
presença suficiente de hidróxido de cálcio para a continuidade das reações
pozolânicas.
A Sílica Ativa é um subproduto resultante do processo da fabricação de
silício metálico ou de ligas de ferro-silício, formando partículas esféricas
minúsculas sólidas de diâmetro médio de 0,1 µm, com altos teores de SiO
2
(85% a 98%). Produz efeitos físicos e químicos na microestrutura do
concreto pelo tamanho das partículas da sílica, que se instalam entre os
grãos de cimento e se alojam nos interstícios da pasta, reduzem o espaço
disponível, dificultando a orientação preferencial dos cristais de hidróxido de
cálcio na zona de transição (DAL MOLIN, 1994). Devido a sua alta
reatividade, aumenta a resistência mecânica com baixas idades, resulta no
aumento da resistência ao desgaste ou abrasão, na diminuição das
deformações por retração e na redução da permeabilidade.
A Cinza da Casca de Arroz possui partículas que são geralmente
menores que 45 µm. A massa específica da cinza de casca de arroz
encontra-se em torno de 220 a 260kg/m
3
, menor do que a do cimento.
Quanto mais finas forem as suas partículas maiores serão as resistências
adquiridas pelo concreto. Autores como Mehta & Monteiro (1994) e Neville
(1997), apontam incrementos significativos da resistência e reduções na
permeabilidade quando comparados concretos com adição da cinza da
casca de arroz com concreto de referência.
O Metacaulim provém da calcinação da argila caulinítica. A
pulverização do produto da calcinação na ordem de 1 a 2 µm, torna as
partículas altamente reativas (MALHOTRA & MEHTA, 1996). O consumo do
hidróxido de cálcio pelas reações pozolânicas com a metacaulinita, segundo
Wild et. al, (1997), é inferior ao da sílica ativa, pois após um ano de
hidratação, pastas com 15% de metacaulim ainda apresentavam 50% do
teor de CH em pastas sem pozolanas. Dessa forma, sugerem os autores,
um teor acima de 15% para consumo total do produto de hidratação. O
consumo da reserva alcalina com os teores entre 10% e 20% de metacaulim
em substituição do cimento proporciona reduções no pH da solução dos
poros, porém não a ponto de rebaixar a alcalinidade da camada
47
passivadora. Segundo Zhang & Gjrv (1991), o pH da solução da pasta com
20% de metacaulim, após 100 dias de cura, ficou em torno de 13,2, superior
ao pH de 12,5 correspondente à um solução saturada de hidróxido de cálcio.
Filer é um material finamente dividido, com diâmetro médio próximo ao
do cimento, sem atividade química, ou seja, sua ação se resume a um efeito
físico de empacotamento granulométrico e ação como pontos de nucleação
para a hidratação dos grãos de cimento que, trazendo melhorias para
algumas propriedades do concreto, quando presente em pequenas
quantidades (normalmente menor que 15% sobre a massa do cimento).
Entre as propriedades otimizadas, pode-se citar a trabalhabilidade, a massa
específica, a permeabilidade, a exsudação e a tendência à fissuração
(NEVILLE, 1995). Como exemplo o calcáreo, pó de quartzo e o pó de pedra.
2.6 A CAL HIDRATADA
Embora a adição de pozolanas e escórias tragam benefícios técnicos
e econômicos ao concreto estrutural, alguns autores apontam para um maior
aumento da carbonatação da camada de cobrimento do concreto, por
conseqüência da menor reserva alcalina das misturas. O grupo de estudos
GEPECON da UFSM tem mostrado em estudos, como os de Isaía (1995 e
1997), Gastaldini et. al (1999), entre outros que em misturas binárias e
ternárias de cinza volante com cinza de casca de arroz, sílica ativa ou
escória de alto forno apontam para um crescente na velocidade de
carbonatação com o teor de adição mineral. Neste contexto é importante
acrescentar que quanto mais reativa for a adição, mais elevadas serão os
coeficientes.
Com efeito, pesquisas de (MIRA, PAPADAKIS & TSIMAS, 2001;
JUESHI et al., 2001; COOK & SUWANVTAYA, 1983), empregaram a adição
da cal hidratada às pastas cimentícias com o objetivo de repor a reserva
alcalina aumentando o teor de hidróxido de cálcio na fase intersticial, como
forma de incrementar o tempo necessário para as reações de neutralização
48
com o dióxido de carbono, agindo na redução da velocidade da frente de
carbonatação que e, por conseqüência, prevenindo a despassivação da
armadura. O teor utilizado pelo grupo de estudos GEPECON da UFSM tem
sido em torno de 20% (DALLA LANA, 2005 - 20%; STUMPP, 2003 - 18%).
A cal hidratada origina-se da cal virgem extraída da calcinação de
rochas de calcáreas ou dolomíticas, tem sua composição variável, de acordo
com a cal virgem que lhe deu origem. Guimarães (1997) confere o peso
específica da cal com alto teor de cálcio entre 2,3 e 2,4 Kg/dm
3
.
Apresenta ainda a propriedade de retenção de água, que se constituí
numa medida indireta da plasticidade e interferindo diretamente na
trabalhabilidade.
A cal hidratada apresenta-se sob forma de placas, a cálcica sob
formas de aglomerados de placas, mais angulosos e a dolomítica ou
magnesiana sob forma de flocos. À medida que a cal é colocada em contato
com a água, ela se dissolve, ficando a fase líquida rapidamente saturada
com várias espécies iônicas devido as forças atuantes: forças de Van der
Waals e elétrica.
Quando se misturam materiais com grande superfície específica, tais
como as cales, argilas e outros, há a necessidade de uma grande
quantidade de água para molhar todas as partículas sólidas.
Independentemente da quantidade de material fino empregado na mistura, o
fenômeno físico é o mesmo. Já pasta de cimento e cal, por exemplo, possui
uma viscosidade plástica e uma tensão limite de escoamento próprios, que
podem ser semelhantes às de uma pasta unicamente de cimento, com
menor teor de água e, conseqüentemente, concentração mais elevada de
aglomerante.
2.7 OUTROS FATORES INTERVENIENTES NA
CARBONATAÇÃO
49
A relação água/aglomerante (a/ag) afeta diretamente as propriedades
microestruturais do concreto sendo ligada diretamente com a porosidade e
com as propriedades mecânicas do concreto endurecido. O aumento da
relação a/ag aumenta a porosidade que por sua vez aumenta difusão,
resultando numa maior velocidade de carbonatação (PAPADAKIS, 1991).
A figura 7 apresenta os resultados da observação de Soretz, apud
Helene (1986), realizada numa série de concretos de boa qualidade,
constituídos de agregados normais.
Figura 7 – Variação da profundidade de carbonatação com o tempo e com a relação a/c
(SORETZ, apud HELENE,1986)
A figura 8 de acordo com Vénuat (1977), apresenta a variação da
profundidade de carbonatação em função da relação água/aglomerante em
um concreto com consumo de 350 Kg de cimento por m
3
. Verifica-se uma
relação linear existente entre a profundidade de carbonatação e a relação
a/ag, afirmando assim que o controle da porosidade é muito importante para
regular o aumento ou a diminuição da frente de carbonatação.
50
Figura 8 – Relação entre água/cimento e a profundidade de carbonatação para um concreto
de 350 kg cimento por m³ (VÉNUAT, 1977).
A porosidade bem como a conectividade entre os poros são os
principais fatores que explicam os mecanismos de percolação dos líquidos e
gases através do concreto dando início ao processo de corrosão da
armadura.
De acordo com Mehta e Monteiro (1994), analisando cimentos com e
sem pozolanas em estudos de microscópico eletrônico de varredura e de
distribuição de tamanho dos poros de pastas de cimento hidratado,
concluíram que existem dois efeitos físicos de reação entre pozolana e o
hidróxido de cálcio. O primeiro seria o refinamento do tamanho dos poros e o
segundo o refinamento do tamanho dos grãos. Segundo os autores, os
produtos de hidratação secundários formados os redor das partículas de
pozolana, tende a preencher os vazios capilares maiores com um material
microporoso e de densidade baixa.
Quando o concreto está em contacto com a água, o mecanismo de
penetração por capilaridade deve prevalecer apenas nas camadas
superficiais, que apresentam poros abertos e conectados. Mesmo estando
estes poros conectados até as camadas mais internas, o transporte não
ocorre indefinidamente por capilaridade porque os poros opõem uma
resistência ao escoamento de fluídos, determinada fundamentalmente pelas
suas dimensões, sendo que poros menores apresentam maior resistência
hidráulica que os maiores. Além disso, os poros podem assumir diferentes
51
formas, e assim, à medida que a interface água/ar se movimenta através do
poro, pode ter o seu movimento interrompido ao atingir uma situação de
menisco estável, resultante de um aumento no diâmetro e conseqüente
redução da força capilar, conforme mostra a figura 9.
Dessa forma, a porosidade total e a distribuição dos tamanhos dos
poros determinam a permeabilidade, sendo que somente poros maiores que
um valor específico contribuem significantemente para o transporte de
massa através do concreto.
Figura 9 - Influência da relação a/ag na permeabilidade do concreto (CEB, 1992;
Apud ISAÍA 2004).
2.8 COBRIMENTO DO CONCRETO
A armadura dentro do concreto encontra-se protegida da corrosão
devido a alta alcalinidade pela natureza das propriedades químicas e físicas
do concreto. A camada superficial do concreto recebe um filme de óxidos
14
12
10
8
6
4
2
0
100
80
60
40
0 10
20
25
30
40
Permeabilidade à água: 10 mm/s
-10
Hidratação: %
Volume dos poros capilares: %
52
passivante que a mantém constantemente protegida da carbonatação e do
ingresso dos íons cloretos.
A camada de cobrimento do concreto foi o objetivo de pesquisa de
Yuasa et al. (2000). No estudo verificaram que a camada superficial do
concreto é a mais propensa às variações de trocas de umidade com o
ambiente (retração). Na figura 10(a) observa-se que quanto mais próximo da
superfície, maior o volume de poros, principalmente para relações a/ag
maiores. Contudo, na figura 10(b) verifica-se uma diferença de
aproximadamente 20 MPa nas resistência entre a superfície e o interior do
concreto, sendo que existe um ponto de inflexão aonde a curvatura da
resistência é mais atenuada na profundidade de 5 cm para relações a/ag
0,6 e de 10 cm para relações a/ag 0,8.
Figura 10 - Distribuição do volume total de poros e resistência à compressão com a
profundidade (Yuasa et al, 2000)
A presente dissertação é parte de uma pesquisa desenvolvida pelo
grupo de pesquisas GEPECON, tendo por finalidade estudar as
propriedades da camada de combrimento do concreto estrutural com altos
teores de adições minerais. Nos estudos, o concreto da superfície de uma
dada peça de concreto apresenta características distintas do seu interior, ou
(a) Distância da superfície
(cm)
(b) Distância da superfície
(cm)
Volume Total Intrudido de Hg (ml/g)
Resi
stência à compressão MPa
53
seja, é mais porosa e mais suscetível à percolação e trocas de fluidos em
ambos os sentidos.
Entretanto, existe uma variação de constituição entre a microestrutura
da superfície e do interior de uma peça de concreto, pois a zona
concreto/ambiente deveria ser mais compacta e resistente à penetração de
agentes agressivos externos para prover maior durabilidade à estrutura. No
entanto, na maioria dos casos acontece o contrário.
Nos trabalhos apresentados pelo GEPECON, Silveira (2004), verificou
que a camada mais superficial do concreto apresentou maior porosidade que
as camadas mais interiores, constatando que o tamanho dos poros do
concreto diminui com o aumento da profundidade considerada. Destaca
ainda para o efeito benéfico da cal no concreto, com o objetivo de garantir a
hidratação das camadas mais internas, garantindo ao interior do concreto
uma reserva de umidade maior durante o período de cura.
Dalla Lana (2005) destaca a variação do coeficiente de carbonatação
entre a superfície e a profundidade de 50 mm com tendência de decréscimo
para os traços de referência e de acréscimos para os traços com adições
minerais, com e sem cal.
2.9 INFLUÊNCIA DAS ADIÇÕES MINERAIS NA
CARBONATAÇÃO
Helene (1993) afirma que as adições reduzem a porosidade,
permeabilidade e aumentam a resistência à compressão, entretanto
aumentam a profundidade de carbonatação. A justificativa para isso se dá
pela reserva alcalina, já que o CO
2
precisa primeiro baixar o pH e depois
reagir com o Ca(OH)
2
para seguir penetrando. Segundo o autor, o que
importa é a quantidade de CH na solução intersticial dos poros e não a
quantidade total de CH.
Ainda sobre o teor de CH remanescente, Isaía (1995), em estudos com
misturas binárias e ternárias de cinza volante com cinza de casca de arroz,
54
sílica ativa, aponta para um crescimento na velocidade da carbonatação com
o aumento do teor de adições minerais, isto por apresentarem menores
teores de cimento.
Isaía (1999) afirma que o efeito das adições minerais depende do modo
como é realizada a mistura, se por substituição ou por adição. Na adição de
cinza volante sem redução no teor de cimento, há uma diminuição da
penetração de CO
2
, enquanto que, sob a forma de substituição de cimento
(mesma relação a/ag) há um acréscimo na profundidade de carbonatação.
O processo das reações pozolânicas e do consumo da reserva alcalina
foi evidenciado por Papadakis (1999), numa análise de pastas com adição
de cinza volante de baixo teor de cálcio observando que até a segunda
semana o conteúdo de CH permanecia semelhante ao de referência. Após
os 28 dias foi observada uma taxa de consumo maior do CH.
Concretos com escória embora apresentem uma microscopia mais
refinada, o que teoricamente dificultaria o ingresso do CO
2
, existe uma
grande relação entre carbonatação e quantidade de CH presente no
concreto, o que foi comprovado por Sato (1998) em concretos com escória
de alto forno com teor de 17% de substituição ao cimento.
Neville (1997) apresenta teoria sobre o efeito duplo da adição da
escória de alto-forno. Segundo o autor, por motivo da menor quantidade de
CH presente na pasta hidratada, o CO
2
não se fixa nas proximidades da
superfície do concreto, não bloqueando os poros; devido a isto, a
profundidade de carbonatação é significativamente maior do que em
concretos sem adição. Entretanto, a cura adequada baixa a permeabilidade
dos concretos, resultando no refinamento de poros da pasta, o que acaba
impedindo um aumento continuado da profundidade de carbonatação,
diminuindo, assim o risco de corrosão da armadura.
O refinamento dos poros também foi verificado por Bauer & Monteiro
(1996) com teores de 24% de adição de escória, porém constataram
tendência à diminuição a resistência a carbonatação, novamente sendo
levada em conta não somente o efeito físico mas também o efeito químico.
55
Contudo, nem sempre as adições mineram apontam para crescente
carbonatação, Vaghetti & Isaía (1999) realizaram estudo com até 50% de
pozolanas e afirmaram que o grau de carbonatação é inferior ao concreto de
referência quando comparados em igualdade à resistência compressão. A
constatação refere-se a cinza de casca de arroz, afirmando que a mesma só
se mostra eficaz em resistências elevadas.
A questão é que as reações pozolânicas consomem os álcalis livres
resultantes da hidratação do clínquer, reduzindo a alcalinidade da pasta.
Com menores teores de álcalis, a frente de carbonatação, devido às reações
com o CO
2
dissolvido na fase aquosa dos capilares, será maior
(KAZMIERCZAK, 1995)
Vaghetti (1999), em sua dissertação afirma dentre as misturas
analisadas, uma binárias com CCA juntamente com outra CV e mais uma
ternária de CV+CCA, foram as que apresentaram os menores coeficientes
de carbonatação acelerada, de acordo com a figura 11 aonde o menor
coeficiente é a menor inclinação da reta.
Figura 11 - Relação entre o teor de pozolanas e o coeficiente de carbonatação acelerada na
idade de cura dos 28 dias e resistência de 60 MPa (VAGHETTI, 1999).
Alves (2000) com teores de substituição do cimento de 12,5%, 25% e
50% afirma que a resistência à carbonatação é afetada negativamente pela
presença de maiores quantidades de pozolanas nas misturas, e que com o
56
tempo, a soma das reações pozolânicas com as de carbonatação reduzirão
a alcalinidade no concreto, podendo levar a níveis muito baixos de pH,
expondo as armaduras à corrosão.
Sperb (2003) analisou 13 misturas com teores de adições de 20% a
70%, concluindo que as misturas com 20% de cinza de casca de arroz e
20% de cinza volante são as que apresentam os coeficientes de
carbonatação abaixo do limite durável de 4mm/sem
-0,5
em igualdade de
resistência de 50MPa.
Venquiaruto (2002) analisando teores de substituição de 50% e a finura
das adições aponta para que em igualdade de relação a/ag, para a cinza
volante e a cinza de casca de arroz não é vantajoso utilizar elevados teores
(50%), pois contribuem para o aumento da carbonatação. Já em igualdade
de resistência a 40MPa, nenhuma das misturas investigadas apresentou
coeficientes dentro das especificações para concretos duráveis de 4mm/
sem
-0,5
.
Stumpp (2003), comparando 30 traços com teores de substituição de
50%, 70% e 90% de adições minerais destaca que a mistura com 50% de
cinza volante e 20% de cinza de casca de arroz é a que apresenta o maior
coeficiente de carbonatação, já a mistura com 70% de escória e reposição
alcalina de 15% de cal hidratada apresenta o menor coeficiente de
carbonatação. De uma maneira geral conclui o autor ser benéfica a adição
de cal hidratada em concretos com altos teores de adições minerais. A cal
age tanto na reposição de reserva alcalina quanto na redução da porosidade
aberta e permeabilidade, fatores que influenciam a velocidade da frente de
carbonatação.
Dalla Lana (2005) destaca que a substituição de cimento por 50% de
cinza volante aumenta em média, 100% a velocidade da carbonatação.
Porém com a reposição de 20% de cal a estes traços fez com que o
acréscimo médio baixasse para 20%.
Altos teores de adições são focos de outras pesquisas no Brasil, como
Castro (2003), estudou adições binárias de escória (70%), cinza volante
(25%), cinza da casa de arroz (10%), sílica ativa (10%) e metacaulinita
57
(10%). As misturas com escória e cinza volante foram as que apresentaram
os piores desempenhos, sobrepondo a perda da reserva alcalina com as
alterações microestruturais. Por outro lado, os melhores desempenhos foram
das misturas com metacaulim e sílica ativa. Isto se deve mais pelas
alterações microestruturais como o refinamento dos poros do que as
prováveis reduções da alcalinidade. Contudo ainda afirma que as misturas
com maiores teores de adição mineral, são fatores preponderantes para as
reduções na alcalinidade do sistema e conseqüente maior carbonatação.
2.10 ENSAIOS ACELERADOS X NATURAIS
As relações entre ensaios acelerados de laboratório e condições reais
de obra são um tema de difícil solução porque, em no ambiente de
laboratório sob condições controladas procura-se normalizar o ensaio,
enquanto que na escala de grandeza das construções em desempenho real
as condições ambientais são diferentes, variáveis e cíclicas.
Isaía (2002) afirma que os ensaios de carbonatação acelerada são os
mais suscetíveis a variações já que a difusão do CO
2
difere quanto ao
estado de umidade e temperatura internas do concreto. Ainda acrescenta
que os teores de adições minerais influem de modo importante, já que com o
aumento do teor nas misturas, diminui a reserva alcalina, aumentando a
velocidade de carbonatação que são mais significativos com concentrações
de CO
2
elevadas, que às vezes chegam a 100%.
Isaía & Vaghetti (2001) mostram um estudo comparativo de concretos
em ensaios acelerados após cura ao ar por 28 dias e ensaios de
carbonatação natural após 0,5, 1 e 2 anos de exposição ao ambiente do
laboratório. Os resultados comparativos entre os dois ensaios mostram que
a relação entre os coeficientes de carbonatação calculados a partir dos
ensaios acelerados e naturais se aproxima da unidade (1,0 mm.semana
0,5
=
1,0 mm.ano
0,5
) para concretos com relações a/ag inferiores a 0,45 e teores
de substituição de cimento de até 25%. Para concretos com relações a/ag
58
maiores e com conteúdo mais elevado de pozolana (50%), os valores
obtidos nos ensaios acelerados apresentaram coeficientes de carbonatação
entre 2 e 6 vezes maiores, em média 3,6 vezes, que o ensaio de
carbonatação natural.
Kazmierczac (1995) destaca a preocupação com os resultados dos
ensaios de acelerados de carbonatação, afirmando que, em virtude do
processo de carbonatação requerer períodos longos, superiores a 5 anos,
surge a necessidade de ensaios com curta duração realizados com teores
elevados de CO
2
.
Ho & Lewis (1987), um estudo de carbonatação de concretos com e
sem adição de cinza volante, encontraram para a idade de 1 ano de
exposição ao natural a correlação equivalente a uma semana em câmara de
carbonatação com concentração de CO
2
de 4 ± 0,5%, com UR de 50% e
temperatura de 23ºC, ou seja, chegaram a uma aproximação entre os
resultados obtidos com 5 anos de exposição e cura em laboratório numa
correlação de r=1,03 com os resultados obtidos após uma semana em
câmara acelerada (Figura 12).
Figura 12 - Comparação entre os resultados de profundidade de carbonatação
encontrados em ensaios de curta duração e de larga duração para diferentes tipos de
concreto (HO; LEWIS, 1987).
CARBONATAÇÃO NATURAL
–
1 ANO DE EXPOSIÇÃO (mm)
59
CAPÍTULO 3
MÉTODOS EXPERIMENTAIS
INTRODUÇÃO
A vida útil das estruturas depende da associação de dois fatores que é
a durabilidade e o desempenho. O desempenho do concreto pode ser
avaliado através do conhecimento de sua resistência mecânica e sua
durabilidade, quanto maior forem estas características de qualidade
(durabilidade e resistência mecânica), melhor pode ser considerado o
concreto.
Partindo desse ponto, foi elaborada uma proposta experimental em que
objetivasse o estudo da camada de cobrimento do concreto em uma
comparação de concretos de referência com concretos com adições de
escória de alto forno e cinza volante com e sem adição de cal hidratada.
Um aspecto importante que não deve ser relevado numa investigação
experimental são as diferenças entre realidade e laboratório. Portanto, com o
objetivo de reduzir essas diferenças foram moldados protótipos tipo vigotas,
expostos ao ambiente natural e extraídos testemunhos cilíndricos para
análises.
Este estudo é o complemento de uma pesquisa anterior denominada
EFEITOS DA CINZA VOLANTE E DA CAL HIDRATADA SOBRE A
CAMADA DE COBRIMENTO DO CONCRETO ESTRUTURAL (Fase I) , no
qual foram defendidas 4 dissertações de mestrado.
Para o atual estudo e em continuação ao anterior, agora denominado
de EFEITOS DA ESCÓRIA GRANULADA E DA CINZA VOLANTE CAL
HIDRATADA, EM MISTURAS TERNÁRIAS, SOBRE A CAMADA DE
COBRIMENTO DO CONCRETO ESTRUTURAL (Fase II), estão previstas
60
também mais 4 dissertações de mestrado, no qual respectivamente dão
enfoques com relação ao estudo da microestrutura, estudo da
permeabilidade à água, estudo da penetração de cloretos e por fim o estudo
da carbonatação – objetivo e enfoque desta dissertação.
Através da moldagem e extração de testemunhos dos protótipos
curados ao ambiente é possível analisar a carbonatação na camada de
cobrimento das peças estruturais, estabelecendo uma comparação entre os
concretos de referencia, concretos com adição de escória e cinza volante e
os com adição de escória, cinza volante e cal hidratada. Esta última tem por
objetivo repor a reserva alcalina consumida pelas reações pozolânicas com
as adições da escória e da cinza volante. Portanto, cabe a esta investigação
estudar a influência da adição da cal hidratada bem como comparações com
o pH e o teor de hidróxido de cálcio remanescente.
O concreto atua como uma capa protetora do aço que fica coberto por
uma camada que varia de acordo com as especificações e normas vigente.
Quanto maior o cobrimento, maior será o intervalo de tempo para que
agentes ambientais cheguem à armadura, o que permitiria o início da
corrosão. A norma brasileira NBR 6118 (ABNT, 2003), especifica
cobrimentos mínimos, em função da classe de agressividade ambiental,
conforme mostrado na tabela.
Tabela 4 - Correspondência entre classe de agressividade ambiental cobrimento nominal
(com tolerância de execução de 10mm) - Fonte: NB1/03
Cobrimento mínimo (mm)
Classe de Agressividade
Tipo de Estrutura Elemento
I II III IV
Laje 20 25 35 45
Concreto Armado
Viga / Pilar 25 30 40 50
Concreto Protendido Todos 30 35 45 55
Decorrente dessas especificações estudou-se testemunhos cilíndricos
com 50 mm de altura de 3 camadas desde a camada superficial ate 50mm
do concreto, serrados de testemunhos maiores de 100 x 200mm extraídos
61
dos protótipos. Com isso espera-se poder traçar uma tendência do
comportamento do concreto da camada superficial.
3.2 VARIÁVEIS DA INVESTIGAÇÃO
As variáveis estudadas nesta investigação são:
Variáveis independentes: são aquelas ligadas à natureza do concreto,
influenciando na compacidade do material. Nesta pesquisa, os parâmetros
classificados nesta categoria são:
- relações a/ag: 0,4; 0,6 e 0,8 para os traços de referência e 0,30; 0,40
e 0,50 para os traços com adição de escória de alto forno (E) e cinza volante
(V) com e sem cal, para os ensaios de carbonatação e hidróxido de cálcio
remanescente e pH. Foram adotadas relações a/ag maiores para o concreto
de referência para efeito de comparação, em igualdade de resistência, com
as misturas com adições minerais, tendo em vista que estas apresentam, em
geral, resistências mais baixas em igualdade de relação a/ag.
- tipos e teores de materiais cimentícios: referência (100% CP),
EV(70% de E + 20% CV + 10% de CP) e EVC (70% de E + 20% CV + 10%
de CP + 20% de cal);
profundidade da camada de cobrimento a partir da superfície
investigada:
Ø Camada 1: de 0,0 a 10 mm;
Ø Camada 2: de 20 a 30 mm;
Ø Camada 3: de 45 a 55 mm;
- Idade do ensaio: 91 e 300 dias
Variáveis dependentes: são assim denominadas as variáveis
diretamente influenciadas por alguma variável independente, quais sejam:
- resistência à compressão axial;
62
- carbonatação acelerada: em câmara condicionada a 3, 6 e 9 semanas
para amostras com adições minerais e 4, 8 e 12 semanas para amostras de
referência. Adotou-se prazos maiores para o referência tendo em vista o
maior teor de CH contido nas pastas de unicamente cimento portland.
- carbonatação natural: 91 e 300 dias;
- teor de hidróxido de cálcio remanescente: 91 e 300 dias;
Os ensaios de caracterização de todos os materiais utilizados na
pesquisa foram realizados no Laboratório de Materiais e Construção Civil
(LMCC) da UFSM, no Laboratório de Análise de Resíduos de Pesticidas
(LARP) do Depto. de Química da UFSM e na Associação Brasileira de
Cimento Portland (ABCP/SP), onde foram observadas todas as normas
vigentes para a determinação das propriedades físicas, químicas ou que
sejam pertinentes para a realização das atividades, permitindo, com mesmas
condições e materiais semelhantes, a realização de outras pesquisas e uma
comparação dos resultados.
3.3 MATERIAIS EMPREGADOS
Foram empregados os seguintes materiais disponíveis na região:
a) agregado miúdo: O agregado miúdo utilizado foi areia natural de
origem quartzosa, proveniente do município de Santa Maria - RS foi
peneirada na peneira 4,75 mm, seca em estufa e armazenada em caixas de
madeira com tampa. Todos os ensaios atenderam as normas da ABNT NBR
7211: 1983, conforme os resultados da análise na tabela 5.
b) agregado graúdo: O agregado graúdo procedente do município de
Itaara, RS era proveniente de rocha diabásica britada. Foi lavada e
classificado como brita 1 que foi peneirada, utilizando-se a fração passante
na peneira 19,0 mm e retida na peneira 6,3 mm. Posteriormente foi lavada,
seca em estufa e estocada em caixa de madeira fechada. Todos os ensaios
63
atenderam as normas da ABNT NBR 7211: 1983, conforme os resultados da
análise na tabela 6.
c) cimento Portland: Para este estudo, foi utilizado cimento Portland de
alta resistência inicial (ARI) CP V, em conformidade com a EB-NBR 5733,
escolhido por fornecer maior teor de Ca(OH)
2
após a hidratação, devido à
maior quantidade de C
3
S (silicato tricálcico) em sua composição, e por
conter maior quantidade de clínquer e conseqüente menor teor de adições
em sua composição. Os ensaios atenderam as normas vigentes sobre
cimento e argamassa e estão na tabela 7.
d) escória de alto forno: A escória é proveniente da C.S.T, no Espírito
Santo, não sofrendo qualquer processo de moagem ou secagem. Foi
utilizado em substituição à massa percentual de cimento Portland no teor de
70%. Os ensaios atenderam as normas vigentes sobre adições minerais e
estão na tabela 8.
e) cinza volante: Pozolana proveniente da usina termoelétrica de
Candiota foi moída em moinho de bolas por uma hora. Os ensaios
atenderam as normas vigentes sobre adições minerais e estão na tabela 8.
f) cal hidratada: Foi utilizada cal hidratada calcítica, de procedência
nacional como substituição da areia na argamassa, proveniente da ICAL do
tipo CH-I enquadrado pela NBR 7175 tem baixo magnésio, com teor de CO
2
menor do que 5 %, teor de óxidos não hidratados de 0 %. Os resultados dos
ensaios estão na tabela 8.
g) aditivos químicos para o concreto: com a necessidade de se atingir o
abatimento desejado entre 80 ± 10 mm nas misturas com baixo relação a/ag
após ensaios de trabalhabilidade, utilizou-se do superplastificante GLENIUM
51 da MBT. Segundo a empresa fabricante, é um aditivo com base em uma
cadeia de éter carboxílico modificado, isento de cloretos, com pH de 5 à 7 e
teor de sólidos médio de 30%.
64
Tabela 5 – Características agregado miúdo
Ensaios Realizazdos Método Areia Natural
Exigencias segundo NBR
7211 : 2004
Abdosrção de Água (%) NBR NM 30-2001 - N.E.*
Módulo de Finura NBR 7217 : 2003 1,88 N.E.
Massa Específica - Chapman (Kg/dm
3
) NBR 9776 : 1987 2,61 N.E.
Massa Unitária - estado solto (Kg/dm
2
) NBR 7251: 1982 1,64 N.E.
Teor de argila e materiais Friáveis (%) NBR 7218 : 1987 - ≤ 1.5
Teor de material pulverulento (%) NBR 7219 : 1987 - ≤ 5.0
Impurezas orgânicas (%) NBR NM 49-2001 mais clara
não pode ser mais escura que
a solução padrão
Umidade crítica (%) 3,2 N.E.
Coeficiente inchamento médio 1,23 N.E.
Diâmnetro máximo (mm) NBR 7211 : 2004 1,18 N.E.
*N.E. (Não especificado)
Tabela 6 – Características agregado graúdo
Massa unitária - compactada(kg/dm
3
) NBR 7251 : 1982 1,4 N.E.
Diâmetro máximo (mm) NBR 7211 : 2004 19 N.E.
Massa unitária - estados solto (kg/dm
3
) NBR 7251 : 1982 1,34 N.E.
≤ 1.0
-NBR 7219 : 1987Teor de material pulverulento (%)
Teor de argila e materiais Friáveis (%) NBR 7218 : 1987 - N.E.
Abrasão de Los Angeles (%) NBR 7224 : 1998 16,36 N.E.
Massa específica S.S.S. (kg/dm
3
) NBR 9937: 1987 2,49 N.E.
Módulo de Finura NBR 7217 : 2003 5,36 N.E.
Índice de Forma (c/e) NBR 7809 : 1983 2,7 N.E.
Abdosrção de Água (%) NBR 9937 : 1987 3,03 N.E.*
Ensaios Realizazdos Método Areia Natural
Exigencias segundo NBR
7211 : 2004
*N.E. (Não especificado)
Tabela 7 – Características das adições minerais e da cal hidratada.
Escória
Alto
Forno
Cinza
Volante
361
Cal
Hidratada
Exigencias
NBR 11578 :
1991
(1)
Massa específica (kg/dm
3
)
NBR NM 23 : 1998
2,89 2,28 2,23 N.E.
Característica ou
propriedade determinada
Método
SiO
2
Área específica BET (m
2
/Kg)
NBR 7224 : 1998
430
0,9
773 N.E.
Component
es
Químicos
(%)
Perda ao fogo
NBR 5743 : 1989
0,8 1,2 26,1
≤ 6.5
0,2
≤ 2.5
Al
2
O
3
11,2 27,3 0,4
N.E.
IPT
33,9 64,6
0,4
N.E.
CaO
43,6 1,5 73,1
N.E.
Fe
2
O
3
0,9 2,2
0,1
N.E.
SO
3
- 0,1 0,2
N.E.
MgO
7,7 0,8
46,0 94,1
≤ 6.5
K
2
O
0,4 1,5
≤ 4.0
Na
2
O
0,1 0,1
(1) ABNT NBR 12653 : 1992 – Materiais pozolânicos: Especificações (utilizadas para as demais adições)
1,5
N.E.
Indíce de atividade pozolânica com
o cimento (%)
- - - N.E.
SiO
3
+ Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3
(%)
NBR 5752 : 1992
65
Tabela 8 – Características do cimento portland.
N.E.
N.E.
0,1
0,8
3,1
≤ 4.0
N.E.
63,4
≤N.E.
≤ 6.5
≥ 20
≥ 32 e ≤ 49
≤ 6.5
≤ 2.5
N.E.
N.E.
N.E.
0,65
Componentes
Químicos (%)
Perda ao fogo
Resíduo Insolúvel
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
MgO
SO
3
Resistência a
compressão
3 dias
7 dias
28 dias
Água de consistência - Pasta (%)
255
área específica Blaine (m
2
/kg)
Tempo de pega
Início de pega (min)
Fim de pega (min)
NBR 11581 : 1991
NBR 7215 : 1996
NBR 5743 : 1989
NBR 5744 : 1989
NBR 11580 : 1991
NBR 5747 : 1989 NM
17:2004
40,3
45,4
NBR 5742:1977 NM
14:2004
NBR 5746 : 1989
1,8
19,3
4,7
3
3
Álcalis Totais
(%)
Na
2
O
K
2
O
Na
2
O - Equivalente Alcalino
≥ 2600
N.E
N.E.
≤ 10 h
35,7
125 ≥ 1h
27
≥ 10
Exigencias NBR
11578 : 1991
≤ 1.2
-
Massa específica (kg/dm3) NBR NM 23 : 1998 3,15 N.E.
NBR NM 76 : 1998 430
Finura
Característica ou propriedade determinada Método Resultado
NBR 12826 : 1993 -
resíduo na peneira 200 (%)
resíduo na peneira 325 (%)
NBR 11579 : 1991 0,14
3.4 DOSAGEM DO CONCRETO
De acordo com os objetivos propostos, foram empregadas misturas
com altos teores de adições minerais, ou seja, a substituição de cimento por
igual massa de adição mineral em limites superiores aos máximos
recomendados por normas ou, ainda, por resultados de trabalhos similares
já divulgados. O teor de adição mineral utilizado foi de 90%, seguindo a
tendência de estudos anteriores do grupo de pesquisas GEPECON.
A cal hidratada substituiu a massa de areia em 20% e não foi
considerada como material cimentício no cálculo do traço. Conceitualmente,
foi considerada como um ativador químico das reações pozolânicas e
cimentantes. A cal teve por finalidade fornecer à mistura um maior teor de
hidróxido de cálcio (CH), formando novas fases de silicato de cálcio
hidratado (C-S-H).
66
A fim de manter a trabalhabilidade para os traços moldados (referência
- R, escória de alto forno + cinza volante – EV e escória de alto forno + cinza
volante + cal hidratada – EVC), adotou-se um teor de argamassa igual a
52% em massa. Esses valores posteriormente foram transformados de
massa para volume, mantendo constante este teor para todos os traços,
ajustando as diferenças através da correção do volume de areia adicionada.
Os concretos no estado fresco foram caracterizados mediante as
determinações da consistência pelo abatimento do tronco de cone (ABNT
NBR NM 67 : 1998), da massa específica (ABNT NBR 9833 : 1987) e do teor
de ar (ABNT NBR NM 47 : 2002).
Os dados foram interpretados em igualdade de relação a/ag nominal
de 0.40 e 0.50, através do traçado das curvas com os pontos nas relações
a/ag 0.4; 0.6 e 0.8, inseridos numa regressão estatística, obtendo os pontos
referentes à relação a/ag 0.5 para a realização da comparação nominal. A
comparação em igualdade de resistência foi estabelecida em 50 MPa, aos
91 dias e aos 300 dias.
A fim de que o estudo de igualdade de resistência apresentasse
somente valores interpolados dentro dos valores limites observados nos
ensaios, a análise atendeu as regressões e as respectivas equações de
Abrahms.
Para cada traço, foi adotada a nomenclatura indicada na tabela 9:
Tabela 9 – Nomenclatura dos traços estudados
NOME a/ag COMPOSIÇÃO
R4
0,40 Referência – 100% Cimento Portland
R6
0,60 Referência – 100% Cimento Portland
R8
0,80 Referência – 100% Cimento Portland
EV3
0,30
10% Cimento Portland + 20% Cinza Volante
+ 70% Escoria Alto Forno
EV4
0,40
10% Cimento Portland + 20% Cinza Volante
+ 70% Escoria Alto Forno
EV5
0,50
10% Cimento Portland + 20% Cinza Volante
+ 70% Escoria Alto Forno
67
NOME a/ag COMPOSIÇÃO
EVC3
0,30
10% Cimento Portland + 20% Cinza Volante
+ 70% Escoria Alto Forno + 20% cal
hidratada
EVC4
0,40
10% Cimento Portland + 20% Cinza Volante
+ 70% Escoria Alto Forno + 20% cal
hidratada
EVC5
0,50
10% Cimento Portland + 20% Cinza Volante
+ 70% Escoria Alto Forno + 20% cal
hidratada
Na tabela 10 podem ser visto a quantidade de materiais por m
3.
,
Tabela 10 – Quantidade de materiais por m³ de concreto
a/ag CP-V
CV E Cal Areia Brita
Água
Aditivo
5
Mistura
Kg/m³
Kg/m³ Kg/m³ Kg/m³ Kg/m³ Kg/m³
Kg/m³
Kg/m³
R4
0,400
462,3 - - - 636,6 1014,3
184,9
-
R6
0,600
312,6 - - - 791,9 979,4
187,6
-
R8
0,827
226,8 - - - 913,3 933,3
187,6
-
a/ag
CP-V
CV E Cal Areia Pedra
Água
Aditivo
5
Mistura
Kg/m³
Kg/m³ Kg/m³ Kg/m³ Kg/m³ Kg/m³
Kg/m³
Kg/m³
EV3
0,302
66,1 132,2 462,5 - 370,7 1001,0
198,2
2,1
EV4
0,402
47,3 94,7 331,3 - 563,7 1009,6
189,3
1,2
EV5
0,491
37,8 75,6 264,6 - 690,2 986,9
185,2
0,8
EVC3
0,331
65,2 130,5 456,6 130,5 193,7 988,8
208,7
9,8
EVC4
0,402
47,2 94,4 330,4 94,4 455,5 1006,9
186,0
5,7
EVC5
0,491
37,7 75,5 264,2 75,5 581,9 1006,4
183,8
2,0
3.5 PROTÓTIPOS DE CONCRETO
Com a intenção de aproximar o estudo de laboratório com uma viga
estrutural em obra, moldou-se protótipos prismáticos de 20X15X70 cm (base
68
X altura X comprimento), após submetidos a cura ambiental, dos quais foram
extraídos testemunhos para os ensaios.
Para a moldagem dos protótipos, utilizou-se de uma armação metálica
e de formas, aprisionada por parafusos dando rigidez ao conjunto. A fôrma
composta de cinco chapas de compensado naval de 15 mm de espessura,
encaixadas dentro da armação metálica foi vedada a fim de que o material
depositado dentro não perdesse nada de água e ou pasta. Houve o cuidado
de aplicar óleo mineral (desmoldante) nas paredes das formas para que
facilitasse a desforma. (figura 13a e figura 13b).
Figura 13a e 13b – Formas utilizadas na moldagem dos protótipos
Ao todo foram moldados seis protótipos para cada traço, totalizando 54
peças para as quatro idades 28, 91, 182 e 300 dias. A moldagem foi em 3
camadas devidamente vibradas com um vibrador de imersão com agulha de
2,5 mm de diâmetro, a fim de que o concreto assentasse na superfície da
forma e não deixassem vazios, suficiente para evitar também a segregação.
Foi importante após a moldagem manter a face superior com umidade,
para isso, foi utilizado sacos de aniagem devidamente molhados até o dia
seguinte, onde foram desmoldados, permanecendo sob os sacos úmidos ate
completar 7 dias de moldagem (figura 14).
(a) (b)
69
Figura 14 – Cura dos protótipos em sacos de aniagem
Completados 7 dias, os protótipos foram colocados ao ar livre (figura
15), com seu eixo longitudinal orientado no sentido norte-sul, apoiados sobre
roletes de concreto. Os protótipos ficaram armazenados e expostos às
condições ambientais sendo virados periodicamente até a data das
extrações dos testemunhos, que foram realizadas aos 28, 91, 182 e 300 dias
de idade.
Figura 15 – Cura ambiental dos protótipos
70
70
Porém, somente aos 90 e aos 300 dias foram extraídos testemunhos
para análise de carbonatação acelerada e natural bem como a extração do
pó para o estudo do pH e teor de hidróxido de cálcio remanescente.
Além dos protótipos foram moldados, para cada traço 16 corpos-de-
prova de 10 x 20 cm, vibrados e adensados em mesa vibratória. As formas
estavam previamente lubrificadas com óleo mineral, onde no dia seguinte
foram desmoldados, identificados e armazenados em câmara úmida com
temperatura e umidade controlados até os dias de ensaio.
A utilização desses corpos de prova foram em comparação com os
testemunhos extraídos dos protótipos curados ao ambiente, analisando
somente a compressão.
A extração dos testemunhos dos protótipos foi realizada com o auxílio
de uma broca extratora, afixada em uma bancada de concreto, onde os
protótipos foram sinalizados nos locais das extrações. A escolha dos
protótipos foi aleatória (figura 16 e figura 17).
Figura 16 – Marcação da extração dos testemunhos dos protótipos
71
Figura 17 – Bancada de extração dos testemunhos dos protótipos
Os testemunhos cilíndricos de 10 x 20 cm extraídos dos protótipos
foram fracionados em corpos de prova para analisar as camadas de 0-10,
20-30 e 45-55 mm. Cada fração possuía as dimensões de 100mm de
diâmetro e 50 mm de altura, de acordo com a figura 18 e figura 19.
Para isso era necessário para cada traço de três corpos de prova
fracionados para cada camada, a fim de ser analisado um para cada idade
do ensaio acelerado.
Figura 18 – Esquema de corte dos corpos de prova
72
Figura 19 – Corte dos testemunhos fracionados em corpos de prova
3.6 PRÉ-CONDICIONAMENTO
O pré-condicionamento foi a etapa em que se visou um equilíbrio da
redistribuição da umidade e de água evaporável dos corpos-de-prova, a fim
de que o ensaio de carbonatação acelerada decorresse sem interferência
interna, conforme preconiza a norma RILEM TC 116-PCD (1999).
Além dos 9 testemunhos 10 x 5 cm utilizados para o estudo da
carbonatação acelerada, foi utilizado mais um nas mesmas dimensões a fim
de determinar os parâmetros de pré-condicionamento, tendo sido todos
submetidos às mesmas condições de cura e armazenamento.
Os testemunhos foram identificados de acordo com a camada
procedente, sendo estocados na sala climatizada que possuía (75 ± 2)% de
umidade relativa e temperatura de (23 ± 1)°C e para uma distribuição
uniforme da água evaporável no corpo de prova até o início da pré-secagem
controlada.
73
Os parâmetros do pré-condicionamento foram obtidos com dois corpos
de prova. O primeiro foi pesado, e em seguida colocado em estufa à 110°C,
até não haver mais variação de peso maior que 0,5g em 24h (figura 20)
Figura 20 – Testemunhos extraídos dos protótipos (a), material moído (b), corpo de prova
destinado à estufa (c) e corpos de prova destinados ao ensaio de carbonatação (d)
O segundo corpo de prova foi triturado e selecionado um peso próximo
de 500g entre as peneiras de malha 6,3mm e 2,4mm. Este material triturado
foi identificado e colocado em uma bandeja na sala climatizada, onde em
sucessivas pesagens diárias buscava-se uma variação máxima de 0,1g
(figuras 20 e 21).
Figura 21 - Material triturado e identificado, etapa do pré-condicionamento
Atingido a variação de 0,1g a bandeja com o material era levada à
estufa controlada com temperatura de 110°C. A cada dia era realizada
pesagem do material, até obter-se peso constante com variação máxima de
0,1g.
(b)
(c)
(d
)
(a)
74
De posse desses dados era possível calcular as concentrações de
água evaporável total e a concentração da umidade de equilíbrio a 75% de
umidade relativa do ar, determinando a variação de peso dos corpos de
prova para a pré-secagem (figura 22).
Figura 22 – Estufa para pré-secagem dos corpos de prova
Os parâmetros a serem definidos foram o conteúdo total de água
evaporável (We), obtido através da diferença de peso de um corpo de prova
(figura 20c) com 100% de umidade (m
0
) e do mesmo após a sua
estabilização na estufa a 110°C (md), e o conteúdo de água evaporável
(We
75
), obtido pela diferença de peso do material moído (figura 20b)
estabilizado na sala controlada (me
75
) e do mesmo material após secagem
na estufa a 110°C (md
75
). A diferença de peso entre as sucessivas pesagens
não deveria exceder a 0,5g para o corpo de prova e 0,1g para o material
moído.
Desse modo tem-se:
we = m
0
– md e we
75
= me
75
– md
75
(equações 08 e 09)
We = we /md We
75
= we
75
/ md (equações 09 e 10)
Dm = [ ( We – We
75
) / ( 1 + We ) ] . m
0
(equação 11)
75
O valor de Dm corresponde ao peso que a amostra (figura 20c) deveria
eliminar para atingir 75% de umidade relativa. O Dm das demais amostras
(figura 20d) foi obtido por regra de três, sendo os corpos de prova
submetidos por processos de molhagem quando necessitavam ganhar
massa ou colocados em estufa ventilada a 50°C, quando necessitavam
perder massa, até atingir o peso calculado com tolerância máxima de 5% na
diferença determinada de acordo com a equação:
Dm (observado) - Dm (calculado) < 0,05 (equação 12)
Dm (calculado)
Atingido estes parâmetros da pré-secagem, os corpos de prova foram
impermeabilizados na face lateral e na face inferior com três demãos de
verniz poliuretânico. Cada demão foi aplicada, após a secagem da demão
anterior. Para tanto, a face superior não foi selada de modo a permitir o fluxo
de CO
2
no sentido axial da camada de cobrimento, conforme a figura 22.
Figura 23 – Aplicação de verniz poliuretânico nas faces lateral e inferior dos corpos de prova
76
Após o processo da impermebilização, os corpos de prova eram
envoltos com em filme de polietileno (PVC) (figura 24), um saco plástico
selado a quente e um saco de polipropileno e alumínio também selado a
quente, normalmente utilizado em embalagens de café moído (figura 25),
com o objetivo de evitar a perda de água por evaporação durante a fase de
redistribuição de umidade.
Figura 24 – Primeira e segunda selagem em filme de polietileno
Figura 25 – Terceira selagem em saco de polipropileno e alumínio.
77
Estas amostras identificadas permaneceram numa estufa a 50°C por
um período não inferior a catorze dias e não superior a 27 dias, pois a
temperatura de 50°C acelera o gradiente de redistribuição interna de
umidade (figura 26).
Figura 26 – Redistribuição do gradiente interno de temperatura em estufa a 50°C
Após o processo de pré-condicionamento, as amostras eram retiradas
da estuda um dia antes do ensaio para atingirem a temperatura de equilíbrio
de 23±2°C da sala climatizada, porém a selagem com somente era retirada
momentos antes de ser inserida na câmara climatizada.
3.7 ENSAIO ACELERADO
O ensaio de carbonatação acelerada simula a atmosfera com um teor
de 5% de CO2 e 75% de umidade relativa, realizado de acordo com a norma
RILEM CPC - 18, em câmara climática automatizada, modelo 345 da marca
FANEM, (figura 27).
78
Figura 27 – Câmara climática automatizada
Experimentos realizados por Ho&Lewis(1987) e Dhir, Hewlett &
Chan(1989) apud Vaguetti(1999), relataram que cada semana na câmara de
carbonatação acelerada equivale a aproximadamente doze meses de
exposição natural (câmara com 4% CO
2,
50%
UR e 23°C) e quinze meses
(câmara com 4% CO
2,
50%
UR e 20°C). Neville (1997) propôs uma equação
em que considerando as amostras expostas a uma atmosfera urbana, de
0,3% de concentração de gás carbônico, a mesma profundidade de
carbonatação alcançada com o teor de 5% de CO
2
em 12 semanas de
ensaio, seria alcançada apenas com 200 semanas, ou seja, em um período
superior a 4 anos.
O teor de saturação dos poros do concreto é um fato importante para o
avanço da frente de carbonatação, pois a reação de carbonatação ocorre na
fase líquida. Portanto, a saturação depende da umidade relativa que foi
determinada em 75%, de fácil manutenção em laboratório. Também pode-se
dizer que este valor de 75% está de acordo com pesquisa de Venuat apud
Rosenberg (1989), em que as umidades mais propícias para acontecer as
reações de carbonatação encontram-se entre 50% e 80%.
79
Encerrada a etapa de pré-condicionamento, os corpos de provas são
retirados da estufa (50°C) e colocados na sala climatizada 23°C e 75% de
umidade relativa durante 24h. Após este período de resfriamento e
adaptação ao ambiente, os corpos de prova são inseridos na câmara de
carbonatação, com os sensores calibrados e aferidos para os valores de
75% de umidade relativa, temperatura de 22 ± 2ºC e uma concentração de
CO
2
de 5%.
O tempo de inserção na câmara climatizada foram de 4, 8 e 12
semanas para concretos de referência (R) e 3, 6 e 9 semanas para
concretos com adições (EV e EVC). Para cada idade foi utilizado um corpo
de prova, totalizando 3 por traço estudado. Este diferença de permanência
dos corpos de prova nos ensaios acelerados é devido ao consumo do CH
pelas reações pozolânicas e de hidratação do concreto com embasamento
em outras pesquisas já realizadas pelo GEPECON como as de Dalla Lana
(2005) e Stumpp (2003), aonde foi constatado que concretos com teores
elevados de adições minerais apresentavam maior velocidade de
carbonatação do que concretos sem adições minerais.
Figura 28 – Posição e distribuição dos Corpos de prova na câmara climatizada
80
Na freqüência em que a câmara era aberta, os corpos de prova eram
alternados de posição a fim de que, ocupassem lugares diferentes dentro da
câmara, obedecendo uma ordem de baixo pra cima, da esquerda pra direita
e de trás pra frente (figura 28). A aleatoriedade dos corpos de prova
procurou submeter todos a um processo idêntico de condições. A câmara
climática dispõe de um circulador de ar no centro da parte superior, contudo
as divisórias mais superiores eram mais ventiladas que as demais inferiores,
por isso surge a necessidade de um rodízio interno para uma regularização
nas condições de ensaio.
Outro fator importante foi o controle das análises da concentração do
CO
2
, a fim de verificar a calibração e as reais condições dentro da câmara
climatizada durante o ensaio, onde todos os valores apontaram para os
estabelecidos desde o início do estudo, tabela 11. Após cada resultado a
câmara era regulada a fim de se aproximar realmente do teor controlado de
5%. Observa-se que existe um valor muito acima do 5%, porém foi
descartado e novamente realizado a análise apontando para um valor mais
coerente, indicando que a coleta sofreu alteração.
Tabela 11 – Ensaios da concentração CO
2
na câmara climática
Data das Coletas
12/05/05
16/05/05
20/06/05
07/06/05
% CO
2
4,2 6,3 5,33 5,07
Completadas as semanas de 3, 4, 6, 8, 9 e 12, os corpos de prova
eram retirados da câmara de carbonatação e submetidos a ruptura diametral
com o auxílio de 2 perfis metálicos utilizados para uma maior precisão no
corte e consequentemente melhor leitura da frente carbonatada. Os perfis
eram encaixados em simetria com o corpo de prova na direção da ação da
força vertical, de acordo com a figura 29 abaixo.
81
Figura 29 – Prensa para ruptura dos corpos de prova
Da ruptura resultam duas peças, que ao serem utilizadas, aumentaram
o número de leituras e, consequentemente, a precisão da frente
carbonatada, (figura 30).
Figura 30 – Ruptura dos corpos de prova
Imediatamente após a ruptura, os corpos de prova foram aspergidos
com uma solução de fenolftaleína ao qual indica a frente carbonatada,
(figura 31), de acordo com a CPC – 18 (RILEM, 1988)
Foi seguida a seguinte proporção para dosagem da solução de
fenolftaleína:
82
· 30 gramas de álcool etílico absoluto;
· 70 gramas de água destilada;
· 1 grama de fenolftaleína em pó.
Figura 31 – Detalhe da profundidade carbonatada.
A profundidade foi verificada visualmente pela diferença de coloração
do chamado ponto de viragem da fenolftaleína, (figura 32). A aspersão da
solução de fenolftaleína torna o concreto não carbonatado (pH ≥ 12)
vermelho-carmim e permanece incolor no concreto carbonatado (pH< 9).
Figura 32 – Ponto de viragem da fenolftaleína (CASTRO, 2003)
Em seguida foram realizadas as leituras com auxílio de paquímetro
digital, correspondentes de cada lado a profundidade carbonatada bem
como das dimensões do corpo de prova a fim de ser utilizado na
digitalização das imagens (figura 33). As leituras pelo processo analógico
com o auxílio do paquímetro foram empregadas apenas na comparação com
o processo digital, no qual não foi encontrada nenhuma diferença
significativa, já que o processo digital fornece mais pontos e uma
83
possibilidade de um tratamento estatístico mais próximo das características
reais.
Figura 33 – Leitura manual da frente carbonatada
Com o objetivo de determinar o maior número possível de leituras,
cada face dos corpos de prova foi fotografada com auxílio de câmera
fotográfica digital, que posteriormente foram inseridos no software AutoCAD
da Autodesk para a retirada dos valores.
O processo para obtenção dos valores segue a inserção do arquivo da
foto no AutoCAD, em seguida com os valores coletados com o paquímetro
digital dimensiona-se o arquivo na escala conforme as dimensões reais.
Com o auxílio de uma poligonal, os limites do corpo de prova foram
contornados juntamente com e da área carbonatada. Em seguida cria-se
linhas com afastamento de um milímetro, da face superior até a frente de
carbonatação, (figura 34). Estas linhas indicam a profundidade de
carbonatação e são extraídas para uma planilha no Microsoft Office Excel
com o auxílio de uma ferramenta de rotina desenvolvida em Autoslip. Esta
ferramenta é apresentada no anexo 2.
84
Figura 34 – Medidas da frente de carbonatação
A planilha gerada no Excel fornece mais de 100 leituras, que através
do tratamento estatístico pelo desvio padrão inferior a 10% da média geral,
chega-se a um valor muito significativo. Isto quer dizer que, todos os valores
utilizados para a determinação dos coeficientes não apresentam diferenças
significativas. Contudo, para que isso aconteça, é necessário o perfeito
ajuste das dimensões do corpo de prova no software.
Para a análise do carbonatação natural, o processo foi semelhante ao
ensaio acelerado, ou seja, nas datas referentes aos 91 e 300 dias da
extração, foram também retirados dos protótipos placas longitudinais, com
auxílio da serra, aonde imediatamente foi aspergido a solução de
fenolftaleína a fim de marcar as regiões carbontadas.
Para a comparação com o ensaio acelerado, o sentido adotado na
coleta dos dados seguiu o mesmo sentido da extração dos testemunhos.
Novamente foram coletadas as dimensões com auxílio de paquímetro digital
bem como as leituras aparentes para a comparação direta.
Os valores obtidos, algo em torno de 100 por cada lado nos copos de
prova e mais de 250 para a carbonatação natural, são submetidos a um
tratamento estatístico onde foi calculado a média, desvio padrão e
coeficiente de variação. Com esses dados, foram eliminados os valores
limites, inferior e superior, até que o coeficiente de variação apresente valor
inferior a 10%.
85
3.8 ENSAIOS QUÍMICOS
Para os ensaios do teor de hidróxido de cálcio remanescente Ca(OH)
2
e pH, foram retiradas amostras dos protótipos nas mesmas idades da
coletas dos testemunhos para a análise de carbonatação.
O pó retirado para estes ensaios pertence às mesmas profundidades
analisadas da carbonatação: de 0 a 10 mm, 20 a 30 mm e 45 a 55 mm,
retirados por furos nos testemunhos (figura 35). Tomaram-se estas faixas de
profundidades com a finalidade de retirar dados volumes de pó que
correspondessem, aproximadamente, às médias das camadas estudadas na
carbonatação.
Figura 35 – Marcação das profundidades a serem coletadas e analisadas
A coleta foi feita com uma furadeira de precisão com aspirador e filtro
para o pó, observando-se as devidas profundidades de estudo, (figura 36).
86
Figura 36 – Coleta de pó com furadeira de precisão
O ensaio do teor de hidróxido de cálcio remanescente (NBR 5748) e o
de pH (NBR NM 34 : 1994), são os únicos realizados em pasta não
carbonatada.
Após a coleta, o pó foi peneirado com uma peneira de malha #200,
(figura 37) até completar uma quantidade superior a 120g por camada e por
traço.
Figura 37– Pó peneirado na peneira de malha #200
87
Ao final deste procedimento, as amostras foram imersas em álcool
etílico, a fim de paralisar as reações de hidratação do cimento. Em
seqüência, as amostras foram secas em estufa à 60ºC por 24 horas,
identificadas e armazenadas para serem enviadas para os ensaios químicos.
(figura 38).
A descrição dos procedimentos empregados na realização dos ensaios
de pH e CH estão descritos na Dissertação de Mestrado de Rodrigo
Matzenbacher Brizolla – MICROESTRUTURA DO COBRIMENTO DE
CONCRETOS COM ALTOS TEORES DE ESCÓRIA E CINZA VOLANTE
ATIVADAS POR CIMENTO PORTLAND E CAL HIDRATADA, complementar
a este estudo junto ao grupo GEPECON.
Figura 38 – Secagem das amostras em estufa à 60°C
88
CAPÍTULO 4
ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 INTRODUÇÃO
O estudo apresenta a análise comparativa entre as nove misturas
moldadas e analisadas sob as mesmas condições sobre mesmos aspectos,
permitindo, portanto uma comparação direta entre as propriedades de cada
uma. Para isso determinou-se as amostras com 100% de cimento Portland
como padrão, denominadas referência (R).
A análise e discussão dos resultados foi realizada, primeiramente, em
igualdade de relação a/ag para as relações 0,4 e 0,5, já que são as únicas
que podem ser diretamente comparadas, utilizando regressão estatística,
quando necessário, para a interpolação de valores intervenientes para o
estudo. A seguir os resultados foram analisados em igualdade de resistência
de 50 MPa tanto para as idades de 91 como para as de 300 dias de idade.
Outra comparação direta a ser realizada foi entre os traços com
adições, visto que é necessário saber quais as vantagens da utilização da
cal hidratada como fonte de reposição da alcalinidade, fazendo a discussão
dos resultados obtidos sob o aspecto da carbonatação.
Foi realizado nesta análise um tratamento estatístico ao qual foram
tomadas as médias das profundidades de carbonatação obtidas nos
ensaios, com um desvio padrão inferior a 5% em relação aos resultados
individuais. Nos casos de dispersão mais elevada, foi necessário eliminar os
valores mais discrepantes através de software estatístico, para tornar as
análises estatísticas mais significativas.
89
4.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Os resultados à compressão referem-se aos testemunhos extraídos
dos protótipos (nas idades de 28, 91, 182 e 300 dias), justamente por terem
sofrido o mesmo processo de cura ambiental. A tabela 12 apresenta os
valores dos ensaios à compressão para as relações a/ag de 0,4 a 0,8 para
traços de referência e 0,3 a 0,5 para traços com adições minerais. Foi
realizada interpolação da equação de potência entre as resistências e as
respectivas relações água/aglomerante quando necessário para ajustar os
resultados obtidos.
Tabela 12 – Resistência à compressão dos testemunhos – 28, 91, 182 e 300 dias.
Mistura a/ag fc
28
fc
91
fc
182
fc
300
R4 0,4 55,0 62,5 68,3 71,7
R5 0,4 46,3 51,2 54,8 57,1
R6 0,6 39,4 41,0 42,3 43,1
R8 0,8 17,8 21,6 23,8 25,7
EV3 0,3 35,4 51,6 55,1 62,1
EV4 0,4 30,3 45,3 47,9 52,4
EV5 0,5 24,3 32,8 37,0 41,0
EVC3 0,3 58,6 61,4 63,6 65,3
EVC4 0,4 39,8 48,0 50,2 52,0
EVC5 0,5 30,1 40,4 42,8 44,9
Pela análise da tabela 12 e da figura 39, observa-se o comportamento
da evolução da resistência nos concretos.
90
Resistência a compressão
R
2
= 0,94
R
2
= 1,00
R
2
= 0,99
R
2
= 1,00
R
2
= 0,99
R
2
= 1,00
10
20
30
40
50
60
70
80
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
a/ag
fc (Mpa)
R91
EV91
EVC91
R300
EV300
EVC300
Figura 39 – Resistência à compressão em função da relação a/ag
Verifica-se também o acréscimo de resistência com o tempo, com o
período de crescimento entre 91 e 300 dias. Tal comportamento não difere
da literatura, pois com a utilização de adições minerais, especialmente as
pozolanas, os ganhos de resistência ocorrem em idades superiores aos 91
dias, já que inicialmente acorrem as reações de hidratação dos compostos
do cimento que está em proporção muito pequena, apenas 10% e,
posteriormente, as reações pozolânicas.
Verificando ainda a tabela 12, observa-se que os protótipos com adição
de cinza volante e escória apresentaram acréscimo de resistência aos 300
dias, destacando que a amostra EV3, aos 28 dias resultou em 35,4 MPa e
aos 300 dias 62,1 MPa, num acréscimo de 75%. Tal comportamento se
comprova também nos traços com a adição da cal hidratada, embora com
menor significância, onde em EVC3 aos 28 dias apresenta 53,6 MPa e aos
300 dias 62,4 MPa com acréscimos de 16%.
Destaca-se ainda que a adição da cal hidratada ao concreto com
adições de cinza volante e escória de alto forno (EVC) desenvolveu um
incremento de resistência, principalmente nas idades iniciais comparados
com os traços sem adição da cal hidratada (EV) em média 30% aos 28 dias.
91
Isto ocorre em virtude da adição da cal conferir maior retenção de água
(BOYTON & GUTSCHICK APUD GUIMARÃES, 1997), disponibilizando-a
posteriormente para as reações de hidratação e cura interna do concreto. Os
ganhos nas resistências são mais significantes comparados na idade de 28
dias ao qual chegam de 24 % a 51% superiores em relação às amostras
sem cal.
4.3 PROFUNDIDADES CARBONATADAS
4.3.1 CARBONATAÇÃO ACELERADA
A análise da carbonatação acelerada foi derivada dos ensaios dos
testemunhos inseridos em câmara climática, em que após decorrido os
tempos estipulados foram aspergidos com reagente químicos apresentando
as regiões carbonatadas pelo processo acelerado.
Com esses dados, foi realizado um tratamento estatístico obtendo-se a
partir das linhas de tendências regidas função da modelização genérica para
difusão no concreto. A equação a seguir foi apresenta adotada por Tuutti
(1982) e foi consagrada em grande parte dos estudos sobre difusão de
gases no concreto.
c
e K t
=
(equação 13)
em que:
e
c
= espessura carbonatada (mm)
t = tempo de exposição
K
à
coeficiente de difusão do CO
2
92
sendo que o coeficiente de carbonatação (Kc) é obtido a partir da
tangente do ângulo da reta com o eixo da abscissas, também chamado de
coeficiente angular da reta (A), procedendo-se assim para cada mistura nas
idades de 91 e 300 dias. Tais coeficientes são expressos em (mm) x idade
(semanas
- 0,5
). Para o tempo zero (data de colocação dos corpos de prova
na câmara de carbonatação) considerou-se carbonatação nula, tendo em
vista o diminuto valor da carbonatação natural entre a data da moldagem e o
início do ensaio acelerado.
Os resultados passam a ser expressos em semanas em virtude de que
para cada traço tem-se um período de ensaio. Para as amostras de
referência, este período compreende 4, 8 e 12 semanas em câmara
climática. Já para as amostras com teores de adição mineral estes períodos
são de 3, 6 e 9 semanas. As diferenças no tempo de exposição na câmara
climática se devem ao fato de que as amostras com adições minerais
apresentam maior velocidade de carbonatação. Isto pode ser verificado em
outras pesquisas do GEPECON, surgindo a necessidade de uma redução no
tempo na análise de amostras com adições em ensaios acelerados.
4.3.2 PROFUNDIDADE CARBONATADA x TEMPO
Observando a tabela 13 a seguir, verifica-se as profundidades
carbonatadas bem como os coeficientes, após a coleta dos dados. A partir
disso, as figuras de 40 a 45 ilustram o comportamento das profundidades
carbonatadas em relação ao tempo de exposição ao CO
2
na câmara
climática.
Sendo assim, pode-se observar o crescimento da profundidade
carbonatada com a evolução do tempo de ensaio.
93
93
Tabela 13 – Profundidades carbonatadas e coeficientes de carbonatação acelerada
C1
1.35 2.01 2.80
0.78 0.98 2.30 5.54 7.15 2.05 0.93
C2
1.20 2.18 3.10 0.86 0.95 2.52 5.60 7.90 2.21 0.92
C3 1.20 2.13 3.30 0.90 0.93 2.68 5.99 8.12 2.29 0.93
C1
1,37 * - 4,76 * -
C2
1,50 * - 4,18 * -
C3
1,55 * - 4,23 * -
C1
3.14 6.04 8.96 2.47 0.93 15.87 23.57 30.59 8.69 1.00
C2
3.30 6.66 9.56 2.66 0.94 16.99 24.79 32.64 9.24 0.99
C3
2.70 7.28 9.84 2.79 0.90 15.08 24.99 31.01 8.95 0.99
C1
12.49 19.40 24.41 7.00 0.99 42.51 50.00 50.00 >18,34 0.92
C2
12.10 18.76 26.55 7.38 0.98 38.55 50.00 50.00 >17,97 0.95
C3
11.80 18.46 24.41 6.91 0.99 39.01 50.00 50.00 >18,02 0.95
C1 7.53 12.32 19.30 6.04 0.94
13.73 20.16 25.35
8.39 1.00
C2 7.46 14.53 20.93 6.71 0.94 15.04 22.25 26.02 8.80 1.00
C3 7.50 14.79 21.96 6.98 0.93 15.17 21.89 26.55 8.88 1.00
C1
14.85 20.31 24.82 8.27 1.00
17.91
26.43
32.91
10.93 1.00
C2
13.71 19.30 28.00 8.91 0.98 18.24 26.38 33.05 10.95 1.00
C3
14.11 22.31 26.55 8.95 1.00 18.44 26.84 33.72 11.16 1.00
C1
18.39 26.29 32.01 10.69 1.00
21.54
31.53
40.58
13.34 1.00
C2
16.31 25.69 34.40 11.20 0.99 19.94 28.48 39.18 12.64 0.99
C3
17.36 26.85 34.86 11.45 0.99 18.49 29.65 38.86 12.74 0.99
C1
3.15 5.65 11.57 3.41 0.83
2.39 4.27 7.01
2.17 0.91
C2
0.41 5.54 10.98 3.29 0.70 2.42 4.18 7.11 2.18 0.90
C3
0.44 5.99 10.26 3.18 0.72 2.35 4.07 6.88 2.12 0.91
C1 8.79 13.97 19.03 6.18 0.97
4.43 8.36 12.84
4.04 0.93
C2 0.40 7.52 14.27 16.16 5.55 0.97 5.57 10.08 12.09 4.07 0.98
C3 8.30 13.06 16.06 5.36 1.00 5.72 9.24 12.16 3.98 0.99
C1
10.08 21.86 28.27 9.34 0.94
10.27
16.02
21.65
7.03 0.99
C2
11.01 20.04 29.43 9.37 0.95 9.15 16.11 22.30 7.21 0.97
C3
9.55 19.25 28.89 9.16 0.92 8.91 16.89 23.16 7.52 0.96
5.8
2.2
-4.6
-2.6
11.9
7.4
2.9
-1.8-1.4
15.6
8.1
7.1
91 dias 300 dias
3/1***3/1***
1° per
**
2° per
**
3° per
**
K
CO2
(mm/sem
0.5
)
1° per
**
2° per
**
R
0.40
0.60
Mist. Cam.
a/ag
0.50
EV
0.30
0.40
0.50
* Valores referentes ao concreto de referência com relação a/ag nominal 0,5, obtidos através de interpolação por meio das equações Kc x a/ag.
EVC
0.30
0.50
-13.3
-1.9
-6.7
-1.5
6.9
*** Relação (C3 – C1)x100/C1, variação entre a camada mais externa e interna
3° per
**
K
CO2
(mm/sem
0.5
)
0.80
15.0
9.3
13.1
** Perídos de insersão na câmara climática referentes a cada amostra. 4, 8 e 12 semanas: concretos de referência; 3, 6 e 9 demais amostras.
r² r²
94
Figura 40 – Profundidade carbonatada x Tempo – Camada 1 – 91 dias.
CAMADA 2 - 91 DIAS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Tempo - (semana
0,5
)
Profundidade carbonatada (mm)
R4
R6
R8
E3
E4
E5
EC3
EC4
EC5
Figura 41 – Profundidade carbonatada x Tempo – Camada 2 – 91 dias.
CAMADA 3 - 91 DIAS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Tempo - (semana
0,5
)
Profundidade carbonatada (mm)
R4
R6
R8
E3
E4
E5
EC3
EC4
EC5
Figura 42 – Profundidade carbonatada x Tempo – Camada 3 – 91 dias.
CAMADA 1 - 91 DIAS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Tempo - (semana
0,5
)
Profundidade carbonatada (mm)
R4
R6
R8
E3
E4
E5
EC3
EC4
EC5
95
CAMADA 1 - 300 DIAS
0
10
20
30
40
50
60
70
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Tempo - (semana
0,5
)
Profundidade carbonatada (mm)
R4
R6
R8
E3
E4
E5
EC3
EC4
EC5
Figura 43 – Profundidade carbonatada x Tempo – Camada 1 – 300 dias
CAMADA 2 - 300 DIAS
0
10
20
30
40
50
60
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Tempo - (semana
0,5
)
Profundidade carbonatada (mm)
R4
R6
R8
E3
E4
E5
EC3
EC4
EC5
Figura 44 – Profundidade carbonatada x Tempo – Camada 2 – 300 dias.
CAMADA 3 - 300 DIAS
0
10
20
30
40
50
60
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Tempo - (semana
0,5
)
Profundidade carbonatada (mm)
R4
R6
R8
E3
E4
E5
EC3
EC4
EC5
Figura 45 – Profundidade carbonatada x Tempo – Camada 3 – 300 dias.
96
Os gráficos anteriores são representações dos dados obtidos nos
ensaios, ao qual estão expressos na tabela 13, onde apresenta as
profundidades de carbonatação acelerada obtidos pelo processo estatístico,
expressos em mm, bem como os coeficientes de carbonatação acelerada
em mm/semana
0,5
.
4.3.3 DISCUSSÃO
O processo de carbonatação é regido pela difusão de gases, devido à
diferença de concentração do gás carbônico na atmosfera e no interior do
concreto. Considerando então, as equações que as representam se aplicam
a esse fenômeno, haverá uma difusão com reações químicas pela
combinação do CO
2
com o hidróxido de cálcio dissolvido e outros álcalis da
fase aquosa existente nos poros do concreto.
Outra questão a ser considerado é a interação teor de umidade do
ambiente e a porosidade. O primeiro influindo na hidratação do cimento e na
ocorrência de reações químicas, e em conseqüência na porosidade e o
segundo afetando a quantidade de umidade retida no material.
Em virtude disso observa-se para a maioria das misturas na tabela 13
que na medida em que aumenta a relação a/ag, cresce a profundidade
carbonatada e conseqüentemente os coeficientes de carbonatação, visto
que a porosidade esta relacionada diretamente com a quantidade de água
de amassamento do concreto.
Os concretos de referência (R) são os que apresentam as menores
profundidades carbonatadas, haja vista que possuem maiores teores de
hidróxido de cálcio que os concretos com adições minerais. Em seqüência,
os concretos com adições minerais com cal hidratada e posteriormente os
sem adição da cal hidratada. Sobretudo, os efeitos da cal hidratada são
evidentes.
Observa-se ainda que para todos os traços, com exceção das misturas
com adição da cal hidratada (EVC), os coeficientes de carbonatação é
ascendente com o tempo, ou seja menor aos 91 dias e maior aos 300 dias.
97
Uma consideração importante é que aos 300 dias na mistura EVC os
teores de C-S-H e água combinada é maior e, portanto uma menor
possibilidade de penetração do CO
2
, o que poderia explicar o menor teor de
carbonatação aos 300 dias em relação aos 91 dias.
Nas misturas de referência (R) e na mistura com adição sem cal
hidratada (EV) observa-se um comportamento previsível no concreto, com a
crescente idade de exposição, observando-se também o aumento da
profundidade de carbonatação.
A mistura R8 mostrada na tabela 13, apresentou carbonatação
completa do corpo-de-prova nos períodos de 8 e 12 semanas para a idade
de ensaio de 300 dias, ou seja, uma profundidade carbonatada maior que 50
mm, por motivo de sua maior porosidade.
Observa-se também uma tendência na camada de cobrimento do
concreto nos traços de referência (R), em que com menores relação a/ag, as
camadas mais interiores apresentem os maiores coeficientes de
carbonatação (C1<C2<C3). À medida que aumenta essa relação ocorre a
tendência inversa, sendo as camadas mais superficiais a apresentarem os
maiores coeficientes, provavelmente devido ao efeito parede e maior
porosidade superficial.
Entretanto, as misturas com adição mineral sem cal hidratada
apresentam tanto aos 91 como aos 300 dias um comportamento
semelhante, com a camada mais externa apresentando os maiores
coeficientes (C1<C2<C3).
Todavia, a adição da cal hidratada nas misturas EVC mostra que a 91
dias a tendência é de uma maior carbonatação nas camadas iniciais,
invertendo esta tendência aos 300 dias na medida em que cresce a relação
a/ag.
Numa comparação direta entre as amostras com adições minerais com
e sem cal pode-se dizer, em primeiro momento, que a reposição alcalina
pela cal hidratada reduz as profundidades carbonatadas e
consequentemente os coeficientes de carbonatação, visto que as reduções
chegam a 120% aos 91 dias e 340% aos 300 dias.
98
4.4 CARBONATAÇÃO NATURAL
Observa-se que os dados apresentados são incipientes, justamente por
abrangerem um período de análise de aproximadamente 1 ano. Entretanto
com o objetivo de obter-se resultados complementares para a pesquisa,
correlacionou-se os resultados dos ensaios acelerados com os naturais sob
o processo da cura ambiental.
Na extração dos testemunhos dos protótipos a 91 e 300 dias, foi obtido
os valores iniciais dos ensaios referentes a carbonatação natural, que é o
processo de ação do CO
2
ambiental sobre os protótipos, expressos na
tabela 14. A obtenção dos valores e dos pontos seguiu a mesma forma com
que foi obtido nos ensaios acelerados pela aspersão da fenolftaleína e uso
de software AutoCAD para determinação da profundidade de carbonatação.
Tabela 14 – Carbonatação Natural.
dias sem. anos R4 R6 R8 EV3 EV4 EV5 EVC3 EVC4 EVC5
0
0
0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
91
13
0,25
0,13 0,61 2,82 1,20 2,21 3,80 0,26 0,60 1,63
300 42,86 0,82 0,26 3,41 6,38 2,55 4,02 6,78 0,55 1,20 3,39
A
1,00 0,84 0,98 0,99 1,00 1,00 0,99 1,00 0,99
B
0,04 0,17 0,78 0,33 0,61 1,05 0,07 0,17 0,45
C
0,04 0,51 0,97 0,39 0,61 1,04 0,08 0,18 0,52
D 0,26 1,22 5,64 2,40 4,42 7,60 0,52 1,20 3,26
E 0,286 3,668 6,992 2,800 4,439 7,492 0,604 1,320 3,725
F 0,78 2,47 7,00 6,04 8,27 10,69 3,41 6,17 9,34
G
2,05 8,69 18,34 8,39 10,92 13,34 2,17 4,04 7,03
H
7,03 2,23 2,48 2,86 2,32 1,64 3,45 2,92 1,75
PROFUNDIDADES (mm)
Kcn
91
(mm/sem
0,5
)
Kcn
300
(mm/sem
0,5
)
Kca
91
(mm/sem
0,5
)
IDADE
Kcn
300
(mm/ano
0,5
)
Kcn
91
(mm/ano
0,5
)
Relação ( G-C / E )
r
2
Kca
300
(mm/sem
0,5
)
Os valores são confrontados diretamente entre ensaio acelerado e
ensaio natural para todas as variáveis (tipo e teor de adição, rel. a/ag, etc.).
Nesta comparação direta, de um modo geral, as correlações são muito
significativas (r
2
>0,84), apesar de existirem algumas diferenças no
99
comportamento que regem o fenômeno de difusão no processo da
carbonatação.
4.4.1 RELAÇÃO ENSAIOS ACELERADOS X NATURAL
A tabela 14 foi classificada por linhas de “A” – “H” para facilitar a
descrição das conclusões. Além de uma compreensão global dos ensaios,
faz-se necessário comparar os dados com outras pesquisas. Portanto alguns
dados foram expressos de duas formas, como é o caso dos coeficientes de
carbonatação expressos em mm/sem
0,5
e em mm/ano
0,5
.
Os coeficientes de carbonatação natural (Kc
n
) seguiram as mesmas
tendências verificadas nos ensaios acelerados: crescentes com a relação
a/ag, maiores nas amostras com adições minerais e uma redução nos
coeficientes nas amostras com cal hidratada, comparadas com as sem cal
hidratada.
Contudo, uma observação verificada na tabela 14 é a relação
Kc
acel
/Kc
nat
, na linha “H”. A relação confirma a tendência óbvia de redução
com o aumento da relação a/ag. De certa forma isto aponta para uma
tendência de maior sensibilidade à carbonatação acelerada dos concretos
com relações a/ag menores em comparação com o ensaio natural.
Os valores da linha “H”, exceto o traço R4, aponta que as relações
variam entre 1,64 e 3,45, ou seja os resultados do processo de
carbonatação acelerada tendem a serem entre 1,5 a 3,5 vezes mais altos
dos que o ensaio natural, para a idade de 300 dias.
Evidentemente, esses resultados apontam tendências, pois como foi
justificado acima, estes dados referem-se até os 300 dias, o que em idades
maiores poderiam ter alterações. Portanto é necessário ser comedidos em
conclusões diretas, sugere-se então, que para uma interpretação mais sólida
dos resultados e uma possível melhor correção de alguns possíveis desvios,
seja feito uma maior captação de dados e pontos de leituras com mais
intervalos de tempo a serem analisados.
100
A tabela 15 apresenta as equações das regressões obtidas pelas
figuras anteriores numa simulação entre as camadas analisadas na
pesquisa: 0 mm, 25mm e 50mm.
Tabela 15 – Regressão linear entre Kc
a
e Kc
n
– 300 dias
10
25,1
2,51
10
15,8
1,58
10
16,4
1,64
10
21,0
2,10
25
61,5
2,46
25
31,1
1,24
25
38,5
1,54
25
50,2
2,01
50 122,2 2,44 50 56,7 1,13 50 75,4 1,51 50 99,0 1,98
mm
Kc
n
mm
Kc
a
Kc
a
/ Kc
n
REF
Kc
a
= 2,4266 Kc
n
+ 0,8283
R
2
=0,98
EV
Kc
a
= 1,0223 Kc
n
+ 5,8639
R
2
=0,97
EVC
Kc
a
= 1,4739 Kc
n
+ 1,6375
R
2
=0,96
GERAL
Kc
a
= 1,9496 Kc
n
+ 1,4721
R
2
=0,90
mm
Kc
n
mm
Kc
a
Kc
a
/ Kc
n
mm
Kc
n
mm
Kc
a
Kc
a
/ Kc
n
mm
Kc
n
mm
Kc
a
Kc
a
/ Kc
n
Nesta simulação, as maiores diferenças são evidenciadas nas
amostras de referência com algo em torno de 2,50 vezes. Já para as
amostras EV e EVC essas diferenças são de 1,50 e 1,55 vezes,
respectivamente. A equação geral da regressão linear entre Kc
a
e Kc
n
aponta uma diferença na casa de 2,00 vezes. Contudo, tais diferenças são
decrescentes com a profundidade da camada, como pode ser observado
nos 3 traços e por conseqüência na equação geral.
A comparação entre os ensaios naturais e acelerados apresentam
diferenças que são resultados da cura nos dois processos em que o primeiro
não teve nenhum tipo de controle, estando sujeito a chuvas, estiagem, sol,
etc; já o segundo passou por um controle de redistribuição da umidade
interna em condições padronizadas.
A verificação de diferenças entre os coeficientes de carbonatação na
cura do concreto também foi verificado por Parrott (1987), no qual aponta
uma proporção de 1 : 0,60 : 0,10 em concretos curados em laboratório com
20ºC e 65% UR, ambiente externo abrigado e ambiente externo
desabrigado.
Em uma comparação com outros autores sobre o mesmo tema, Ho e
Lewis (1987), investigaram a carbonatação natural e acelerada em concretos
101
com e sem adição de cinza volante, encontraram para a idade de 1 ano de
exposição ao natural a correlação equivalente a uma semana em câmara de
carbonatação com concentração de CO2 de 4 ± 0,5%, com UR de 50% e
temperatura de 23ºC.
Figura 46 - Comparação entre os resultados de profundidade de carbonatação acelerada x
natural (HO; LEWIS, 1987).
Os autores ainda apresentam o gradiente de aproximação dos dados
de um ano de ensaio natural e uma semana de ensaio acelerado, como é
mostrado na figura 46, também presente na revisão bibliográfica deste
trabalho. Pelo diagrama, o gradiente r = 1,03 entre os ensaios acelerados
realizados em curtos períodos de tempo com os ensaios naturais de longos
intervalos de tempo, tendem a apresentar resultados 3% maiores que os
ensaios naturais na escala medida em anos.
4.5 COMPARAÇÃO DO KCO
2
COM A RELAÇÃO A/AG
A análise dos coeficientes de carbonatação, nesta etapa, realizou-se
através de gráficos elaborados e construídos utilizando a equação
exponencial similar às curvas de Abrams a seguir :
CARBONATAÇÃO NATURAL
–
1 ANO DE EXPOSIÇÃO (mm)
102
f(x)
= a
*
e
bx
, (equação 14)
no qual resultaram as melhores correlações entre os coeficientes de
carbonatação.
4.5.1 ENSAIOS ACELERADOS
Nas figuras 47 e 48 pode-se constatar que a tendência segue a regra
geral dos concretos. Com o crescimento da relação a/ag, aumenta os
coeficientes de carbonatação. Como visto anteriormente no item 4.2 este
padrão de comportamento também é comum com a resistência à
compressão sendo que com o aumento de a/ag no concreto, decresce a
resistência.
Kc X A/AG - 91 dias
R
2
= 0,9988
R
2
= 1,0000
R
2
= 0,9998
R
2
= 0,9916
R
2
= 0,9883
R
2
= 0,9917
R
2
= 0,9850
R
2
= 1,0000
R
2
= 0,9894
0,0000
2,0000
4,0000
6,0000
8,0000
10,0000
12,0000
14,0000
0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
a / ag
Kc (mm/sem
0,5
)
CAMADA1
CAMADA2
CAMADA 3
EV
EVC
R
Figura 47 – Kc x a/ag - 91 dias:
103
Kc X A/AG - 300 dias
R
2
= 0,9667
R
2
= 0,9673
R
2
= 0,9574
R
2
= 0,9916
R
2
= 0,9883
R
2
= 0,9917
R
2
= 0,9991
R
2
= 0,9994
R
2
= 0,9989
0,0000
2,0000
4,0000
6,0000
8,0000
10,0000
12,0000
14,0000
16,0000
18,0000
20,0000
22,0000
0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
a / ag
Kc (mm/sem
0,5
)
CAMADA1
CAMADA2
CAMADA 3
EV
EVC
R
Figura 48 – Kc x a/ag - 300 dias:
Observa-se que o comportamento de uma maneira geral, segue a
tendência da curva exponencial, apresentando um coeficiente de
determinação muito significativo. Observa-se na amostra de referência que a
camada 1, apresenta menores coeficientes de carbonatação com a relação
a/ag, provavelmente devido a melhor cura ambiental, já que compreende a
zona concreto/ambiente. As camadas 2 e 3 apresentam comportamento
semelhante, porém com coeficientes pouco maiores que a primeira.
As mesmas considerações realizadas aos 91 dias são evidenciadas
aos 300 dias. Porém observou-se o aumento do concreto R6 em torno 250%
dos 91 para os 300 dias. O acréscimo dos coeficientes de carbonatação nas
amostras com cimento Portland sem adições dos 91 para os 300 dias são
esperados, visto que houve consumo da reserva alcalina, entretanto este
incremento ficou acima dos outros dois concretos analisados R4 e R8, ao
qual tiveram em média 150% e 135% de acréscimo com a idade
respectivamente.
Os efeitos das adições minerais ao concreto podem ser observados
nas figura 47 e 48, visto que o consumo do hidróxido de cálcio pelas reações
104
pozolânicas e de hidratação elevaram os coeficiente de carbonatação
comparados com os traços de referência.
Com o tempo, as reações pozolânicas vão consumindo a reserva
alcalina, o que pode ser observado numa comparação entre as figuras 47 e
48. Aos 300 dias a C1 apresenta um comportamento distinto, em que com o
crescimento da a/ag, passa de camada mais externa para a mais interna.
Isto ocorre pelo refinamento dos poros do concreto e do efeito sinérgico das
adições que são eficientes em relações a/ag baixas, resultando em uma
menor porosidade.
Em uma comparação aos 91 e 300 dias observa-se que os concretos
R4, R6 e R8 aumentaram em média 30%.
As reduções dos coeficientes de carbonatação é a grande contribuição
da adição da cal hidratada ao concreto, justificado anteriormente pelo
refinamento dos poros e maior reserva alcalina. Aos 91 dias os concretos
com adição da cal hidratada apresentam uma redução dos coeficientes de
carbonatação da camada de cobrimento em direção ao interior do concreto.
Além das reduções dos coeficientes de carbonatação, a cal hidratada
apresentou um efeito duplo. Fisicamente reduziu a porosidade e
interconexão dos poros e quimicamente disponibilizou maior reserva alcalina
para a pasta nas reações alcalinas e CH para as reações de neutralização
na carbonatação. Para tanto, tais justificativas comprovam as reduções de
até 350% aos 300 dias para os coeficientes de carbonatação. Aos 91 dias,
as reduções também acontecem na direção superficial ao interior do
concreto.
Mais conclusões sobre as contribuições físicas e outros ensaios
químicos serão abordadas mais adiante com a análise da tabela dos teores
de CH e pH bem como a porosidade dos concretos analisados
4.6 ANÁLISE EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA
105
4.6.1 ENSAIOS ACELERADOS
A metodologia adotada pelos projetistas em dimensionamento de
estruturas é em função da resistência à compressão, portanto a partir desta
propriedade do concreto surge como grande importância efetuar
comparações entre resultados de mesma resistência para diferentes
misturas.
Os coeficientes de carbonatação em igualdade de resistência a
compressão de 50MPa, foram obtidos através das correlações diretas entre
os coeficientes de carbonatação e as respectivas resistências à compressão,
conforme apresentado na tabela 16.
Tabela 16 – Coeficientes de carbonatação em igualdade de resistência de 50MPa.
TRAÇO
A/AG*
CAM.
REGRESSÃO Kc r
2
∆
3/1
%
AD/R
EVC/EV
C1 y = 22,383 e
-0,054 fc
1,50
0,99
C2 y = 22,969 e
-0,0528 fc
1,64
0,99
R91
0,49
C3 y = 20,829 e
-0,0502 fc
1,69
0,99
12,55
- -
C1 y = 64,34 e
-0,0471 fc
6,10
0,99
C2 y = 62,083e
-0,0465 fc
6,07
0,99
R300
0,51
C3 y = 59,561e
-0,0455 fc
6,12
0,99
0,28 - -
C1 y = 28,53 e
-0,0293fc
6,59
0,96
4,39
C2 y = 26,959 e
-0,026 fc
7,35
0,94
4,48
EV91
0,32
C3 y = 26,782 e
-0,0254 fc
7,52
0,96
14,09
4,45
-
C1 y = 33,201 e
-0,0219 fc
11,11
0,98
1,82
C2 y = 25,826 e
-0,017 fc
11,04
0,97
1,82
EV300
0,38
C3 y = 26,001 e
-0,0169 fc
11,17
0,96
0,56
1,83
-
C1 y = 62,607 e
-0,0476 fc
5,79
0,99
3,86 0,88
C2 y = 62,678 e
-0,0485 fc
5,55
0,97
3,38 0,76
EVC91
0,38
C3 y = 62,355 e
-0,049 fc
5,38
0,97
-7,14
3,18 0,72
C1 y = 82,62 e
-0,0562 fc
4,97
0,93
0,81 0,45
C2 y = 87,653 e
-0,0571 fc
5,04
0,95
0,83 0,46
EVC300
0,39
C3 y = 103,75 e
-0,0603 fc
5,09
0,94
2,30
0,83 0,46
* Valores aproximados da relação a/ag
106
Na tabela 16 estão todas as regressões para as misturas propostas,
verificando-se que nesta análise todas as equações de regressão
apresentaram coeficientes de determinação com valores muito fortes,
superiores a r
2
= 0,90.
A relação apresentada ∆
3/1
, indica que os traços R e EV apresentaram
um comportamento semelhante aos 91 e aos 300 dias com aumento da
camada 1 para a 3. Na primeira idade a relação ficou próxima de ≈13%, já
para os 300 dias essa relação aproximou-se de ≈0,50%. Isto indica que à
medida que o tempo aumentou, as diferenças diminuíram devido ao
consumo do hidróxido de cálcio pelas reações de hidratação.
Entretanto, a mesma relação aplicada ao traço EVC, indica que a 91
dias o comportamento é diferente com diminuição da camada 1 para o
interior do concreto em torno de ≈7%. Já para os 300 dias, ocorre uma
inversão, ou seja, tendem a aumentar da camada 1 para a 3 em algo em
torno de ≈2%.
Em outra análise, tendo em vista a durabilidade das estruturas,
realizou-se a análise do comportamento das misturas tomando-se como
referência o coeficiente de carbonatação de 4mm/semana
0,5
como valor
limite, considerando um ano de carbonatação natural equivalente a uma
semana em câmara climatizada, ou seja, uma profundidade de carbonatação
de 40mm em 100 anos.
Contudo, analisando-se os coeficientes de carbonatação para o nível
de resistência de 50 MPa e adotando-se o valor de Kc = 4mm/semana
0,5
como o limite de concretos duráveis frente a carbonatação (VAGUETTI,
1999, VENQUIARUTO, 2002, STUMPP 2003, DALLA LANA 2005), observa-
se que apenas a mistura de referência (R) aos 91 dias apresentaram os
coeficientes inferiores aos necessários para atingir vida útil de 100 anos,
algo em torno de ≈1,55 mm/semana
0,5
equivalente a uma profundidade de
carbonatação de 15,5 mm, aumentando para ≈6,10 mm/semana
0,5
aos 300
dias num acréscimo de 3,8 vezes.
Já para as amostras EV passou de 7,15 para 11,10 mm/semana
0,5
,
com acréscimo de 55% sendo que estes acréscimos são decrescentes no
107
sentido da camada 1 para a camada 3. Contudo, as o traço EVC, apresenta
decréscimo dos 91 para os 300 dias de 5,55 para 5,00, ou seja decréscimo
de aproximadamente 10%.
Observa-se também que, na relação dos traços com adições minerais
com a amostra de referencia, EV apresenta-se 4,4 vezes maior aos 91 dias,
reduzindo esta proporção para 1,8 aos 300 dias. Da mesma forma, EVC
apresenta 3,8 vezes maior aos 91 dias, reduzindo a 0,80 aos 300 dias, ou
seja, inferior à amostra de referência.
Já na análise direta dos traços com adições minerais com e sem cal
hidratada, EVC apresenta redução de 22% aos 91 dias com aumento nesta
proporção de 55% aos 300 dias, ou seja, pode-se evidenciar novamente os
ganhos proporcionados pela adição da cal hidratada que em idades
superiores a 300 dias apresentou uma tendência de redução nos
coeficientes de carbonatação.
De uma maneira geral esses fenômenos estão ligados, ou seja, quanto
maior a resistência à compressão, menores as profundidades carbonatadas
e os coeficientes de carbonatação. À medida que decresce a resistência, as
profundidades carbonatadas aumentam bem como os coeficientes de
carbonatação.
Coeficientes de carbonatação Kc para resistência à compressão de 50
MPa.
0
2
4
6
8
10
12
91 300
Idade dos ensaios (dias)
Coeficientes carbonatação Kc
(mm/sem
0,5
)
R_C1
R_C2
R_C3
EV_C1
EV_C2
EV_C3
EVC_C1
EVC_C2
EVC_C3
Figura 49 - Coeficiente de carbonatação para resistência à compressão de 50 MPa.
R
EV
EVC
EVC
EV
R
108
Na figura 49, observa-se a classificação dos coeficientes de
carbonatação referentes à resistência a compressão de 50 MPa.
Pelo gráfico pode-se constatar a tendência de maiores coeficientes das
amostras com adição mineral sem adição da cal hidratada (EV).
Observa-se também o desenvolvimento dos coeficientes de
carbonatação nos ensaios de 91 e 300 dias, constatando que para as
amostras R e EV a taxa de crescimento é muito semelhante, o que pode-se
verificar no gráfico da figura 50 abaixo. Nela também percebe-se a tendência
verificada acima nos traços com adição da cal hidratada (EVC) de redução
desses coeficientes com a idade, o que também foi verificado nas outras
análises. Ou seja, os benefícios da adição da cal hidratada são verificados
em idades superiores aos 91.
Desenvolvimento dos coeficientes de carbonatação
com o tempo em igualdade de resistência de 50 MPa
R
EV
EVC
0
2
4
6
8
10
12
91 300
Idade dos ensaios (dias)
Coeficiente
carbonatação Kc
(mm/sem
0,5
)
R_C1
R_C2
R_C3
EV_C1
EV_C2
EV_C3
EVC_C1
EVC_C2
EVC_C3
Figura 50 – Taxa de desenvolvimento de Kc com a idade em igualdade de resistência de 50
MPa.
A tendência de redução observada no traço EVC, sem dúvida, gera
contradição, com um comportamento inesperado. Porém, tal comportamento
remete a uma análise mais detalhada com embasamento em aspectos
microestruturais. Por isso, a tabela 17 a seguir, utilizando uma relação a/ag
intermediária pode explicar tais constatações.
109
Com base na tabela, observa-se que a redução dos coeficientes de
carbonatação com as idades analisadas chegam a 35% na camada 1 e 26%
na camada 3.
Sendo assim, uma das possíveis causas pode ser explicada a uma
estrutura mais compacta e homogênea, já que o volume total de Hg Intrudido
diminuiu aos 300 dias de 38% na camada 1 e 45% na camada 3, indicando
que o volume total de poros decresceu.
Tabela 17 – Comparação da microestrutura entre 91 e 300 dias para o traço EVC com
relação a/ag = 0,40
Camadas
∆
91 / 300
Análise Dias
C1 C2 C3 C1 C2 C3
91 6,18 5,55 5,36
Kc mm/sem
0,5
300 4,04 4,07 3,98
-35% -27% -26%
91 0,0976
0,0963
0,0946
Volume total Hg Intrudido
cm³
300 0,0603
0,0572
0,0520
-38% -41% -45%
91 270 36 9
Φ crítico Nm
300 146 19 9
-46% -47% 0%
91 2,23 2,34 2,56
Água comb.
%
300 5,36 5,42 5,89
+140%
+132%
+130%
91 140 167 155
C-S-H/DRX
Counts
300 172 226 201
+23% +35% +30%
91 2,10 3,20 6,30
CH
remanescente
%
300 2,75 3,50 6,45
+31% +9% +2%
91 12,73 12,80 13,11
pH
300 12,60 12,59 12,62
-1% -2% -4%
A seqüência da tabela aponta a análise do diâmetro crítico, ao qual
apresenta um comportamento semelhante nas duas primeiras camadas,
ditas superficiais (até 25 mm). Nelas observa-se um decréscimo aproximado
de 50% com relação à idade ficando inalterado para a camada 3. Tal
diminuição da conexão dos poros, tende a dificultar a percolação de fluídos,
dentre eles o CO
2
difundido na solução, portanto tornando-se uma barreira
para o processo da carbonatação.
110
As análises do teor de água combinada ainda sugerem que houve um
aumento de compostos, tanto hidratados como pelas reações pozolânicas,
pois observa-se um aumento de 140% na camada 1 e 130% na camada 3
em relação aos 91 dias, explicando portanto, a diminuição do volume de
mercúrio intrudido no ensaio de porosimetria.
De forma esperada e coerente com a água combinada, o teor de C-S-H
aumenta em relação aos 91 dias em 23% e 30% nas camadas 1 e 3
respectivamente. Os acréscimos comprovam uma maior formação de
silicatos hidratados na pasta cimentícia, resultando numa maior
compacidade aos 300 dias.
Pela lógica, o aumento do teor de C-S-H pode ser evidenciado também
numa maior disponibilidade da reserva alcalina com o CH, que aumenta de
30% e 2% nas camadas 1 e 3 respectivamente com o tempo de ensaio de
91 para 300 dias. A liberação de CH na formação de silicatos aos 300 dias,
indica que há uma tendência de hidratação, ao longo prazo, no cimento
portland, mesmo com um conteúdo estabelecido em apenas 10% na
mistura.
Sobretudo, pode-se verificar que os traços com adição de cal hidratada
aos 300 dias, apresentam uma microestrutura com mais compacidade e
homogênea bem como maior teor de compostos hidratados, visto que
apresenta menor teor de poros, além de maior reserva alcalina. Tais
afirmações são embasamentos que justificam a diminuição dos coeficientes
de carbonatação com o tempo de 91 para 300 dias.
Entretanto, outra questão que deve ser destacada é o processo da cura
ambiental, pois a absorção da umidade proveniente das chuvas tende a dar
continuidade às reações de hidratação do cimento, liberando maiores
quantidades de hidróxido de cálcio, além da adicionada ao traço, sugerindo
uma hipótese de realcalinização da camada de cobrimento.
De qualquer forma uma contribuição de ambos os fatores podem ter
colaborado para a diminuição dos coeficientes com a idade.
4.6.2 ENSAIOS NATURAIS
111
Novamente em igualdade de resistência a compressão de 50MPa,
foram obtidos os coeficientes de carbonatação natural através das
correlações diretas de regressão estatística, conforme apresentado na
tabela 18.
TABELA 18 – Análise dos coeficientes de carbonatação natural em igualdade de resistência
de 50MPa – 300dias
TRAÇO Equação da regressão
R
2
Kc
n
*
Kc
a
**
Kc
a
/Kc
n
R
Y = 55,15 e
-0,0714fc
0,96
1,553
6,11 293%
EV
Y = 50,804 e
-0,0466fc
0,99
4,943
11,11
125%
EVC
Y = 144,58 e
-0,0853fc
0,94
2,032
4,97 145%
*mm/ano
0,5
; **mm/sem
0,5
As equações apresentadas na tabela 18 nesta análise de regressão
estatística apresentam fortes coeficientes de determinação, maiores que
r
2
=0,94. Sobretudo ainda, os coeficientes de carbonatação acelerada
apresentam-se maiores que os coeficientes naturais em igualdade de
resistência de 50MPa. Como podem ser observados, os coeficientes de
carbonatação acelerados dos traços de referência foram 293% maiores que
os naturais, entretanto as amostras com adições foram pouco maiores que o
dobro, 125% e 145% maiores que os ensaios naturais para EV e EVC
respectivamente.
112
Coeficientes de carbonatação naturais Kcn para resistência
a compressão de 50 MPa.
0,0000
1,0000
2,0000
3,0000
4,0000
5,0000
1
Kc (mm/ano
0,5
)
R
EV
EVC
Figura 51 – Coeficiente de carbonatação natural em igualdade de resistência a compressão
de 50 MPa.
Considerando os resultados dos coeficientes de carbonatação natural
para uma idade de 25 anos, resultaria em uma carbonatação de
aproximadamente 0,8cm, 2,5cm e 1,0cm para amostras de referência, com
adições minerais sem cal hidratada e com adições minerais e cal hidratada,
respectivamente.
Considerando a durabilidade das estruturas, de forma semelhante à
análise da carbonatação acelerada, observa-se que os coeficientes de
carbonatação das amostras R e EVC apresentam-se muito próximos e
abaixo do limite de durabilidade de 40mm em 100 anos. No caso EVC uma
carbonatação aproximada de 20mm em 100 anos. Já para o traço sem
adição da cal hidratada, 2,40 vezes maior apresenta um valor na ordem de
50mm em 100 anos, comprovando a eficiência atribuída à cal hidratada para
os concretos, em especial à carbonatação. Isto por si só, justifica o emprego
e a utilização da cal hidratada nesta pesquisa.
4.7 pH e HIDRÓXIDO DE CÁLCIO
4.7.1 ANÁLISE DO pH
113
A análise da camada de cobrimento do concreto na tabela 19 permite
verificar que existe uma tendência da camada mais interna C3 apresentar
pH mais elevado que a camada mais externa, ou seja a alcalinidade do
concreto aumenta da superfície em direção ao interior do concreto. Estes
incrementos são mais evidenciados aos 300 dias, com variações de 0 a
6,7%.
Isaía (1995) afirmou que teores elevados de adições minerais tendem a
diminuir o pH, porém não o suficiente para despassivar a armadura. Sendo
assim, verifica-se que com adições estabelecidas em 90% o menor valor de
pH encontrado foi de 11,48 para o traço EV5 na camada 2, aos 300 dias.
Entretanto, comprova-se novamente a eficiência da adição da cal hidratada,
que na camada 3 da mistura EVC3 aos 91 apresenta pH de 13,20.
A comparação dos traços com adições minerais com a amostra de
referência mostra que os traços com 70% de escória e 20% de cinza volante
apresentam redução da alcalinidade de aproximadamente 5% aos 91 dias e
7% para os 300 dias, devido ao consumo do hidróxido de cálcio pelas
reações pozolânicas, ou seja, diminui com a evolução do tempo.
Tabela 19 – Análise do ensaio de pH aos 91 e 300 dias
91 Dias 300 Dias
Traço
C1 C2 C3
∆
3/1
%
C1 C2 C3
∆
3/1
%
R4
12,60
12,73
12,68
0,6 12,82
12,64
12,66
-1,2
R6
12,64
12,75
12,63
-0,1 12,67
12,85
12,78
0,7
R8
12,49
12,71
12,81
2,6 12,52
13,01
12,69
1,4
EV3
11,95
12,08
12,53
4,8 11,73
12,42
12,52
6,7
EV4
11,90
12,40
12,03
1,1 11,60
11,78
11,72
1,0
EV5
12,08
12,04
12,23
1,2 11,70
11,48
11,60
-0,1
EVC3
13,04
12,91
13,20
1,2 12,65
12,78
12,72
0,6
EVC4
12,74
12,80
13,11
2,9 12,60
12,59
12,62
0,2
EVC5
12,53
12,61
12,62
0,7 12,32
12,54
12,90
4,7
EV/R
*
0,95 0,96 0,96 - 0,92 0,93 0,94 -
EVC/R
*
1,02 1,00 1,02 - 0,99 0,99 1,00 -
EVC/EV
*
1,07 1,05 1,06 - 1,07 1,06 1,07 -
*valores médios das três relações a/ag.
114
Por outro lado, a reposição alcalina de 20% cal hidratada nos traços
EVC evidencia um acréscimo de até 2% no pH aos 91 dias e praticamente
se igualam aos 300 dias com os traços de referência que por não possuírem
nenhum tipo de adição, consequentemente apresentam maior alcalinidade.
Portanto, é possível novamente comprovar os benefícios da cal hidratada
pela reposição da reserva alcalina em amostras com 90% de adição mineral
e apenas 10% de cimento portland, se equivalendo aos 300 dias em
amostras com 100% de cimento portland.
Numa comparação direta entre os traços com adições minerais, pode-
se observar que tanto para os 91 dias bem como aos 300 dias os, EVC
apresenta pH em média de 6% maior. Isto é evidenciado na tabela 13 onde
EVC, por apresentar maior reserva alcalina, apresenta as menores
profundidades carbonatadas e consequentemente os menores coeficientes
de carbonatação.
4.7.2 ANÁLISE DO CH
Pelo processo da cura ambiental, os protótipos estavam sujeitas as
ações do tempo como chuva, sol, calor, bem como a ação do CO
2
. Percebe-
se então que, com exceção do traço R4 aos 91 e 300 dias e EV4 aos 300
dias, todos os traços apresentam um teor mais elevado de CH (tabela 20) na
camada mais interna C3 em comparação com a camada C1. Portanto, este
comportamento pode ser atribuído aos fatores antes mencionados, pois de
acordo com a tabela 14, observa-se a presença de carbonatação na camada
superficial do concreto nos ensaios de carbonatação natural ocorrida no
momento da extração. Tais diferenças são mais evidenciadas para os traços
R e EV aos 300 dias, indicando menor teor de CH nas camadas superficiais
pela maior carbonatação.
115
Tabela 20 – Análise do ensaio do teor de hidróxido de cálcio remanescente (CH) a 91 e 300
dias
91 Dias 300 Dias
Traço
C1 C2 C3
∆
3/1
%
C1 C2 C3
∆
3/1
%
R4
4,85
2,75
1,75
-69 5,70
3,20
3,25
-43
R6
3,30
4,10
4,95
50 2,15
4,50
4,95
130
R8
3,15
4,60
7,15
127 1,75
1,80
5,95
240
EV3
3,30
3,40
4,50
36 2,00
0,90
3,20
60
EV4
1,90
2,00
2,30
21 1,30
0,75
1,25
-4
EV5
0,25
0,30
1,20
280 0,25
1,05
1,25
400
EVC3
3,25
4,75
8,35
157 4,10
3,90
7,45
82
EVC4
2,10
3,20
6,30
200 2,75
3,50
6,45
135
EVC5
4,35
4,6 5,85
35 2,35
4,65
5,25
123
EV/R
*
0,48
0,5 0,58
- 0,37
0,28
0,40
-
EVC/R
*
0,86
1,09
1,48
- 0,96
1,27
1,33
-
EVC/EV
*
1,77
2,20
2,56
- 2,60
4,47
3,36
-
*valores médios das três relações a/ag.
Conteúdo remanescente CH - Referência
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
a/ag
teor de CH (%) c
R_C1_91
R_C2_91
R_C3_91
R_C1_300
R_C2_300
R_C3_300
Figura 52 - Conteúdo de CH remanescente traços de referência aos 91 e 300 dias
116
Conteúdo remanescente CH - EV
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55
a/ag
teor de CH (%)
EV_C1_91
EV_C2_91
EV_C3_91
EV_C1_300
EV_C2_300
EV_C3_300
Figura 53 - Conteúdo de CH remanescente traços de EV aos 91 e 300 dias
Conteúdo remanescente CH - EVC
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55
a/ag
teor de CH (%)
EVC_C1_91
EVC_C2_91
EVC_C3_91
EVC_C1_300
EVC_C2_300
EVC_C3_300
Figura 54 - Conteúdo de CH remanescente traços de EVC aos 91 e 300 dias
Uma outra constatação é de que os traços com relação a/ag menores
apresentaram teores de CH menores. Os traços com a/g maiores
apresentam maior porosidade e consequentemente mais espaço para a
formação das moléculas de CH que possuem dimensões maiores que os
outros compostos hidratados. É o que pode-se verificar nos traços R8 e EV5.
Em comparação com os traços de referência observou-se que a
utilização de 70% de escória e 20% cinza volante reduziram o teor de CH
para 52% e 48% nas camadas C1 e C3 respectivamente aos 91 dias.
Contudo, aos 300 dias esse efeito é maior e a redução chega para 63% e
117
60% para as camadas C1 e C3 respectivamente. Este efeito está atribuído
ao processo das reações pozolânicas e são crescentes com o tempo.
Como já observado em outras análises, a cal hidratada concede um
comportamento diferenciado as amostras EVC. Pela tabela 20, verifica-se
que apenas a camada C1 apresenta redução do teor de CH aos 91 e 300
dias de 14 e 4% comparadas com a amostra de referência. Entretanto nas
camadas mais internas como C3, os teores de CH aumentam em 48% aos
91 dias e 33% aos 300 dias.
Todavia tal comportamento parece contraditório, porém vem a
confirmar o que foi descrito acima sobre a carbonatação da camada
superficial no dia da extração, sendo que com o aumento da idade, as
camadas mais internas aumentam o teor de CH, semelhantemente com a
redução dos coeficientes de carbonatação aos 300 dias observados na
tabelas 13.
Na comparação direta dos concretos com adições minerais percebe-se
os que os concretos com adição da cal hidratada, como se esperava,
apresentam teor de CH muito superior às amostras sem cal hidratada. Aos
91 dias esta diferença é de 77% e 156% para as camadas C1 e C3
respectivamente, aumentando aos 300 dias de 160% e 347% para as
camadas C1 e C3 respectivamente. Isto confirma que a reposição do
hidróxido de cálcio pela cal hidratada reduz a velocidade de neutralização da
camada de cobrimento, sobretudo para os altos teores de adição mineral
empregados na pesquisa.
É importante ainda ressaltar que as análises das tabelas 4.7 de pH e
4.8 de CH, são muito semelhantes e coerentes, apontando as mesmas
tendências. Isto confirma a importância do estudo do CH como um dos
principais componentes a ser analisado, entretanto não deixando-se de
considerar a contribuição do teor dos álcalis, sódio e potássio para a solução
dos poros.
118
4.7.3 CH EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA
A tabela 21 a seguir apresenta em igualdade de resistência de 50MPa
os teores de CH para as idades de 91 e 300 dias.
Tabela 21 – Teor de CH remanescente aos 91 e 300 dias em igualdade de resistência de
50MPa
91 Dias 300 Dias
Traço
C1 C2 C3
∆
3/1
%
C1 C2 C3
∆
3/1
%
R
4,09
3,29
2,81
-31,3 3,69
3,74
3,94
6,8
EV
2,99
3,09
3,62
21,1 1,86
2,27
2,85
53,2
EVC
3,18
4,18
6,85
115 3,05
4,03
6,4 210
EV/R
*
0,73
0,94
1,29
-
0,5 0,61
0,72
-
EVC/R
*
0,78
1,27
2,44
-
0,83
1,08
1,62
-
EVC/EV
*
1,06
1,35
1,89
-
1,64
1,78
2,25
-
O comportamento da camada de cobrimento, objetivo de estudo nesta
pesquisa, pode ser evidenciado na relação entre a camada mais interna pela
mais externa. A partir desta tendência, verifica-se que apenas o traço R aos
91 dias apresenta decréscimo do teor de CH de mais de 30%, sendo que
para todos os outros traços o comportamento foi o aumento no sentido do
interior do concreto.
Possivelmente, isso pode ser atribuído ao processo da cura ambiental,
pois com maior presença de umidade externa dos tempos chuvosos e por
apresentar 100% de cimento portland, o grau de hidratação na camada
externa tenha sido em maior intensidade, liberando maior quantidade de CH,
em relação aos outros traços.
De fato isso pode ate ser confirmado na idade de 300 dias em que o
traço R apresenta crescimento do teor de CH da camada C1 para a camada
C3, contudo essas diferenças não são muito significativas, em torno de 7%.
Verifica-se, então, que a diminuição do teor de CH na camada 1 pode ser
atribuído ao processo da carbonatação superficial na cura ambiental, sendo
que como esperado, nas camadas mais internas houve um acréscimo do
teor.
119
Tais conclusões acima relatadas dos comportamentos do CH com a
idade e a profundidade do concreto podem ser visualizadas na figura 54 a
seguir bem como as equações da inclinação das retas na tabela 22.
Tabela 22 – Regressões CH remanescente da camada de cobrimento - 91 e 300 dias em
igualdade de resistência de 50MPa
Idade
Traço
Regressão r
2
R y = - 0,0281 x + 4,2854
0,96
EV y = 0,0143 x + 2,7807 0,91
91
EVC y = 0,0826 x + 2,2130 0,96
R y = 0,0057 x + 3,6109 0,93
EV y = 0,0220 x + 1,6284 1,00
300
EVC y = 0,0753 x + 2,1695 0,97
Conteúdo remanescente CH - fc=50MPa
EV 91
R 300
1
2
3
4
5
6
7
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00
Profundidade Camadas
Teor de CH (%) c
Figura 55 – Evolução do CH na camada de cobrimento - 91 e 300 dias em igualdade de
resistência de 50Mpa
Nos reportando ainda aos dados da tabela 19 e analisando a figura 55
e a tabela 22, observa-se que os traços EV apresentam crescimento do teor
de CH no sentido do interior do concreto. Pois então, este comportamento
possivelmente pode ser atribuído ao processo da cura ambiental. As
diferenças entre as camadas neste caso são consideráveis, porém valores
de 21% aos 91 dias e 53% aos 300 dias. Todavia, a reposição alcalina na
120
mistura EVC acarretou em diferenças maiores entre as camadas C1 e C3 na
faixa de 115% aos 91 dias e 210% aos 300 dias, indicando que apesar dos
altos teores de adição mineral (90%), a reposição suprimiu o CH necessário
para as reações pozolânicas.
Na relação EV/R na tabela 4.10, percebe-se a redução de 26% e 6%
nas camadas 1 e 2 respectivamente com aumento para 29% na camada 3,
ou seja são menores nas camadas mais externas para os 91 dias.
Entretanto aos 300 dias, as reduções ocorrem nas 3 camadas e são ainda
maiores, 50% na camada C1 e de 28% na camada C3, devido ao processo
da continuidade das reações pozolânicas.
Pode-se perceber novamente a contribuição da cal hidratada na
relação EVC/R da tabela 20, em que apenas a camada C1 aos 91 dias
apresentou-se inferior à amostra de referência, possivelmente isto atribuído
a cura da camada superficial. Porém as camadas C2 e C3 apresentam
teores superiores em 35% e 89% que amostra de referência. Já para os 300
dias todas as camadas mostram-se superiores ao traço R com acréscimos
de 64% e 125% para as camadas C1 e C3 respectivamente.
A figura 55, permite observar a tendência do comportamento do CH
com a profundidade do concreto na análise em igualdade de resistência de
50 MPa. Pelas pendentes das retas podem-se confirmar as observações
observadas no texto acima. Ainda merece destaque que o comportamento
da amostra de referência apresenta pendente negativa aos 91 dias,
conforme a tabela 22, invertendo este comportamento aos 300 dias,
indicando que houve maior formação de compostos hidratados para inverter
o sentido da reta, visto que a amostra tem 100% de cimento Portland.
Já para as amostras EV, aos 91 dias apresenta pendente com pouca
inclinação em direção à matriz do concreto, porém com teores maiores do
que as amostras aos 300 dias que por sua vez apresentam uma pendente
com inclinação um pouco mais atenuada que a primeira idade, porem em
menores teores, visto a quantidade de adições minerais. Este
comportamento também é possível de verificar na tabela 22 aonde
apresenta as equações destas pendentes.
121
Contudo as amostras EVC são as que apresentam os maiores
benefícios da contribuição da cal hidratada, pois em ambas as idades a
pendente apresenta forte inclinação positiva no sentido da matriz do
concreto, sendo que ambas as retas estão muito próximas. Tal
comportamento expressa que, apesar do teor de 90% de adição mineral, a
reposição de 20% de cal hidratada fornece ao traço condições de aos 300
dias quase se igualar à de 91 dias, apesar do aumento das reações
pozolânicas.
Visto a importância do hidróxido de cálcio na análise do processo da
carbonatação, a figura 56 a seguir representa as regressões lineares entre
os coeficientes de carbonatação e teor de CH em igualdade de resistência
de 50MPa.
As evidências apontadas na figura 55 são semelhantes as anteriores e,
portanto, verifica-se ainda que o traço R91 é o único que apresenta a
camada 3 com menor teor de CH, confirmando isto com os coeficientes de
carbonatação menores na camada 1, dessa forma originando uma reta
decrescente. Contudo aos 300 dias ocorre uma inversão, com a camada 1
apresentando maior consumo do CH, isto, provavelmente, devido ao
processo da cura ambiental, já evidenciado em análises anteriores, pela
carbonatação natural, sendo que a camada 3 apresenta maiores teores de
CH devido as reações de hidratação com o tempo e a profundidade não
sendo afetada pela carbonatação natural.
122
Regressões entre Kc x CH para fc=50MPa
3
R91
1
1
EV91
3
1
EVC91
3
3
R300
1
3
EV300
1
3
EVC300
1
0
2
4
6
8
10
12
1 2 3 4 5 6 7 8
CH (%)
Kc (mm/sem
0,5
)
Figura 56 – Regressões Lineares entre os coeficientes de carbonatação acelerada e e o
teor de CH remanescente em igualdade de resistência de 50Mpa
Contudo, nos traços com adição de escória e cinza volante sem cal
hidratada (EV) verifica-se comportamento semelhantes em que a camada 1
apresenta os menores teores de CH porém inclinações distintas nas duas
idades ou seja, aos 91 dias a reta apresenta uma maior coeficiente de
angular indicando que, em menores idades, quando as reações de
hidratação não estão completas, a taxa de crescimento entre as variáveis
analisadas são maiores, numa análise relativa. Todavia aos 300 dias a
inclinação da reta tende a um coeficiente angular muito pequeno, indicando
que, embora com uma pendente menor, os valores de CH aos 300 dias são
menores que aos 91 dias, com Kc maiores, isto em termos absolutos.
A ação benéfica da cal hidratada nos concretos com adição mineral de
70% de escória e 20% de cinza volante verifica-se no comportamento
apresentado pelas retas aos 91 e 300 dias da figura 56. Observa-se que aos
91 dias a inclinação da reta é negativa e aos 300 dias praticamente
horizontal, paralelamente ao eixo das abscissas, confirmando que a
carbonatação, em idade maior, é praticamente independente do teor de CH.
Com efeito, pode-se constatar que a microestrutura da camada de
123
cobrimento do concreto, para esta idade, apresenta-se mais homogênea e
compacta, visto que são mais resistentes à carbonatação, com coeficientes
menores que aos 91 dias.
Além disso, as observações acima verificadas pela adição da cal
hidratada nos traços EVC, apontam para uma mudança significativa do
comportamento do concreto frente ao processo da carbonatação. Esse
benefício é produto da ação química e física da cal. Portanto para uma
melhor interpretação e confrontação dos dados, é importante a análise das
propriedades físicas dos concretos.
4.8 COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO X POROSIDADE
Os dados que originaram as análises da porosidade com os
coeficientes de carbonatação das diversas misturas, mostrado a seguir
referem-se à tabela 1 do anexo A1.
A metodologia utilizada na determinação da estrutura de arranjo dos
poros no concreto foi a porosimetria por intrusão de mercúrio. Em igualdade
de resistência de 50 MPa, observa-se que na figura 57 a seguir se refere a
regressões lineares entre os coeficientes de carbonatação acelerada e o
volume total intrudido de mercúrio (VTIHg).
A regressão entre os coeficientes de carbonatação e o volume de Hg
total intrudido em igualdade de resistência apresenta, em geral, redução no
volume de Hg com o aumento da profundidade, o que pode ser verificado na
figura 57. Esta diminuição representa uma maior compacidade em direção à
matriz do concreto.
124
Regressões entre Kc x V. T. Hg Intrudido fc=50MPa
1
R91
3
3
EV91
1
3
EVC91
1
1
R300
3
1
EV300
3
1
EVC300
3
0
2
4
6
8
10
12
0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11
Volume Total Hg (cm
3
)
Kc (mm/sem
0,5
)
Figura 57 – Cruzamentos entre Kc X Vol. Total Hg Intrudido, em igualdade de resistência.
Observa-se, contudo, que o processo da carbonatação influenciou
pouco a porosidade total do traço R91, pois de acordo com o gráfico,
verifica-se uma tendência de reta praticamente paralela ao eixo das
abscissas. Da mesma forma, o traço de referência aos 300 dias apresenta
pouca tendência de inclinação, mas de qualquer forma, a pouca inclinação
apresentada evidencia uma tendência de menor porosidade por ação do
progresso das reações de hidratação.
A maior inclinação apresentada na figura 57 verificada no traço EV91
indica que a carbonatação também foi significativamente influenciada pela
maior porosidade, possivelmente por apresentar taxa de reações
pozolânicas menores, e por conseqüência, apresentando uma porosidade
maior. Com o avanço da idade, verifica-se que o refinamento dos poros
contribuiu para que a carbonatação dependesse menos da porosidade.
Como já observado em outras análises o traço com adição da cal
hidratada aos 91 dias foi o único que apresentou diminuição de Kc com o
aumento da profundidade, sendo que a variação de EVC91 foi a que
resultou em menor amplitude, nos eixos vertical (carbonatação) e horizontal
(porosidade). Observa-se que, aos 300 dias a homogeneidade do
125
cobrimento dos concretos com adição da cal hidratada aponta para uma
carbonatação menos dependente da porosidade.
126
CAPÍTULO 5
CONCLUSÕES
5.1 SÍNTESE INICIAL
O teor de adição mineral estabelecido em 90% em substituição ao
cimento portland inicialmente conduz à grandes preocupações no aspecto
da durabilidade das estruturas, principalmente no comportamente frente a
carbonatação, pois como já visto na revisão bibliográfica, quanto maiores os
teores de adições minerais, menores os teores de hidróxido de cálcio.
Contudo, observou-se os benefícios alcançados com a utilização da cal
hidratada na mistura ternária com escória de alto forno e cinza volante.
Sendo assim, é importante na conclusão deste trabalho enaltecer as
constatações e tendências sobre os coeficientes naturais e acelerados, o
comportamento das camadas, a influência da relação a/ag, análise em
igualdade de resistência, os teores de pH e CH bem como a porosidade.
5.1 COEFICIENTES DE CARBONATAÇÃO
5.1.1 COEFICIENTE DE CARBONATAÇÃO ACELERADA
Analisando em igual relação a/ag, observa-se que os concretos de
referência (R) apresentaram os menores coeficientes comparados com EV e
EVC. Contudo, a adição da cal hidratada na escória e na cinza volante
proporcionou menores coeficientes comparados com o concreto sem cal
hidratada, justamente por apresentarem uma maior disponibilidade de CH
nas pastas cimentícias.
127
As diferenças entre a camada C1 e a C3 não foram muito significativas,
inferiores a 15%. Verifica-se também a tendência nos traços de referência
(R) em que nas menores relação a/ag, a camada mais interna, apresente
maiores coeficientes de carbonatação (C1<C3), assim como nas misturas
EV. Contudo, com a adição da cal hidratada os coeficientes decresceram em
direção ao interior do concreto. Além disso, os traços R e EV, com o
aumento da idade de 91 para os 300 dias, apresentaram aumento nos
coeficientes, como já esperado. Entretanto, a mistura EVC, contrariando o
esperado, apresentou redução nos coeficientes de carbonatação com a
idade de 91 para 300 dias.
Numa análise direta entre as amostras com adições minerais com e
sem cal, pode-se concluir que, a reposição alcalina oportunizada pela cal
hidratada reduziu as profundidades carbonatadas e consequentemente os
coeficiente de carbonatação. Tais reduções chegaram a 120% aos 91 dias e
340% aos 300 dias.
5.1.2 CARBONATAÇÃO ACELERADA x NATURAL
Os dados coletados no ensaio natural foram incipientes, por terem sido
coletados dados até aproximadamente 1 ano. Entretanto são
complementares para uma comparação com os ensaios acelerados. Foi
observado que aos 91 dias o ensaio natural apresentou coeficientes entre 2
e 11% do ensaio acelerado. Tais valores são ascendentes crescentes com a
relação a/ag, R (5 a 11%), EV (6 a 10%) e EVC (2 a 5%). Contudo aos 300
dias, a tendência foi de redução (2 a 6%) para amostras de referência,
justificado pela liberação de CH. De modo semelhante as amostras de
referência, também as amostras EV (5 a 8%) apresentaram redução. Já para
as amostras com adição da cal hidratada essas diferenças aumentam (4 a
7%).
Com exceção do traço R4, as relações entre o coeficiente acelerado e
o coeficiente natural aos 300 dias variaram entre 1,6 e 3,5, ou seja os efeitos
128
do processo de acelerado tendem a ser entre 1,5 a 3,5 vezes maiores dos
que o ensaio natural, isto, para a idade de 300 dias.
Uma simulação das camadas analisadas 10, 25 e 50 mm a partir da
regressão linear entre Kc
a
e Kc
n
indica uma diferença média ao redor de 2,0
vezes, com tendência de decréscimos com a profundidade da camada. Tais
diferenças podem ser atribuídas aos diferentes processos de cura,
condições ambientais e umidade interna distintas, ou seja, o ensaio
acelerado com umidade, temperatura controlados e ensaio natural o
submetido ao ambiente externo.
5.2 COEFICIENTES DE CARBONATAÇÃO EM IGUALDADE
DE RESISTÊNCIA fc=50 MPa
Sob o mesmo nível de resistência, estabelecido em 50MPa, o
comportamento do concreto, em relação a camada de cobrimento, apontou
que as diferenças entre a C1 e a C3 foram aproximadamente de 13 e 0,5 %
aos 91 e 300 dias respectivamente, isto, para as amostras R e EV. As
diferenças diminuíram com o tempo, pela redução das reservas alcalinas
com o consumo do hidróxido de cálcio.
Já as diferenças entre C1 e C3 ao traço EVC, indicou diminuição da
camada 1 para o interior do concreto em torno de ≈7% aos 91 dias e uma
inversão os 300 dias, aumentando da camada 1 para a 3 em algo em torno
de ≈2%.
As variações médias dos 91 para os 300 dias dos coeficientes
acelerados foram de ≈1,50 mm/sem
0,5
para ≈6,10 mm/sem
0,5
para amostras
de referência com um acréscimo médio de 4 vezes. Para EV, dos 91 para os
300 dias foram de ≈7,2 mm/sem
0,5
para ≈11,10 mm/sem
0,5
, acréscimo de
aproximadamente 54% e por fim EVC foram de ≈5,50 mm/sem
0,5
para ≈5,05
mm/sem
0,5
, com redução de aproximadamente 10%.
Comparados com a amostra de referência o traço EV apresentou Kc
a
4,5 vezes maior aos 91 dias e 1,8 vezes maior aos 300 dias. Já o traço EVC
129
apresenta um comportamento distinto nas duas idades com Kc
a
3,5 vezes
maior aos 91 dias, um pouco menor que o traço EV, e aos 300 dias uma
redução de 17%. Na comparação direta entre os traços com adições
minerais, EVC apresenta Kc
a
20% menor que EV aos 91 dias e Kc
a
55%
menor que EV aos 300 dias, confirmando a ação benéfica da adição da cal
hidratada com a reposição do CH, com o tempo.
As aparentes causas do paradoxo encontrado na diminuição dos
coeficientes de carbonatação da mistura EVC, de 91 para 300 dias, pode ser
explicado pelas seguintes razões pelo traço intermediário EVC4:
a) a estrutura mais homogênea e compacta, visto que o VTHgI diminuiu
aos 300 dias de 38% na camada 1 e 45% na camada 3, indicando que o
volume total de poros decresceu.
b) nas camadas até 25mm apresentam comportamento semelhante.
Com o aumento da idade estas camadas reduziram em 50% a interconexão
dos poros, dificultando a percolação de fluídos, tornando-se uma barreira
para o processo da carbonatação.
c) o teor de água combinada apresentou um aumento de compostos,
tanto hidratados como pelas reações pozolânicas, de 140% na C1 e 130%
na C3 em relação aos 91 dias, indicando a diminuição do volume de
mercúrio intrudido no ensaio de porosimetria a 300 dias.
d) o teor de C-S-H aumentou em relação aos 91 dias em 23% e 30%
nas camadas 1 e 3 respectivamente, indicando uma maior formação de
silicatos hidratados na pasta cimentícia, resultando numa maior
compacidade aos 300 dias.
e) o CH aumentou de 30% e 2% nas camadas 1 e 3 respectivamente
de 91 para 300 dias. A liberação de CH na formação de silicatos aos 300
dias, indicou que há uma tendência de hidratação, ao longo prazo, no
cimento portland, mesmo com apenas 10% na mistura.
f) a absorção da umidade proveniente das chuvas proporcionou
continuidade às reações de hidratação do cimento, liberando maiores
quantidades de CH, além da adicionada com a cal, sugerindo uma hipótese
de realcalinização da camada de cobrimento.
130
Contudo, observando os resultados em igualdade de resistência para
os ensaios naturais e tomando como um padrão de projeto de estruturas de
concreto armado, de 50 anos, as profundidades chegam a aproximadamente
a 1,0cm, 3,5cm e 1,4cm para amostras R, EV e EVC, respectivamente.
5.3 pH e HIDRÓXIDO DE CÁLCIO REMANESCENTE
5.3.1 ANÁLISE DO pH
Todos os traços apresentaram pH mais elevado na camada 3 em
relação a camada 1, com exceção do traço R4 aos 300 dias. Em geral, a
alcalinidade do concreto aumentou da superfície em direção ao interior do
concreto, com incrementos mais evidenciados aos 300 dias.
A presente investigação confirmou as conclusões apresentadas por
Isaía (1995) em que teores elevados de adições minerais rebaixam o pH,
porém não o suficiente para o processo de despassivação da armadura.
Como prova disso verifica-se no traço EV5, com maior teor de água e
adição mineral, apresentou pH de 11,48 na C2 aos 300 dias. O processo de
despassivação da armadura inicia-se em pH inferiores a 11.
As reduções do pH com a adição mineral foram 7% e 5% menores aos
91 e 300 dias respectivamente, comparadas com R. Já em EVC evidencia-
se acréscimo de 2% aos 91 dias e praticamente se igualou aos 300 dias
comparados com R.
5.3.2 ANÁLISE DO CH
Exceto em R4 (91 e 300 dias) e EV4 (300 dias), todos os traços
apresentaram teor de CH mais elevado na C3 que na C1. Isto sugere que,
de fato, no momento da extração, já existia carbonatação na camada de
cobrimento do concreto. Traços com relação a/ag menores, e por
conseguinte, com menor espaço disponível para alojamento dos cristais,
131
apresentaram menores quantidades de CH do que os traços com a/ag
maiores verificados em R8 e EV5.
Comparados com os traços de referência, observa-se que as misturas
EV reduziram o teor de CH para 52% e 48% nas camadas C1 e C3
respectivamente aos 91 dias. Este efeito foi ainda maior aos 300 dias
chegando a 63% e 60% paras C1 e C3 respectivamente, isto devido ao
processo da hidratação e consumo das reservas alcalinas.
Já o efeito da cal hidratada no traço EVC, em relação a R,
proporcionou redução da C1 em direção à C3. A diferença de C1 é de 14 e
4% aos 91 e 300 dias respectivamente, aumentando para 48 e 33% em C3.
Estas discrepâncias podem ser atribuídas a carbonatação da camada
superficial na data nas extrações.
Na relação EVC/EV aos 91 dias os acréscimos ganhos pela cal
hidratada são de 77 à 156% e aos 300 dias de 160 à 347% para as camadas
C1 e C3 respectivamente, implicando na neutralização da camada de
cobrimento dos concretos com altos teores de adições.
Foi observado que os teores de CH e pH forma coerentes entre si,
apresentando as mesmas tendências.
5.4 CH EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA
Observou-se que apenas o traço R aos 91 dias apresentou decréscimo
do teor de CH de mais de 30% de C1 para C3, sendo que para todos os
outros traços o comportamento foi o aumento no sentido do interior do
concreto, entretanto com diferenças não muito significantes. Atribui-se essa
causa ao processo da cura ambiental nos traços com maior teor de cimento,
devido a presença de umidade externa, liberando maior quantidade de CH,
em relação aos outros traços.
De fato isso pode ate ser confirmado na idade de 300 dias em que o
traço R apresentou crescimento do teor de CH da camada C1 para a
camada C3, contudo essas diferenças não foram muito significativas, em
132
torno de 7%. Verifica-se, então, que a diminuição do teor de CH na camada
1 pode ser atribuído ao processo da carbonatação superficial na cura
ambiental, sendo que como esperado, nas camadas mais internas houve um
acréscimo do teor.
Já as adições minerais proporcionaram aos traços teores crescentes
de C1 para C3, possivelmente a camada superficial ser mais sensível à cura,
devido ao baixo teor de cimento das misturas. Comparados à amostra de
referência, EV apresentou decréscimo em todas as camadas aos 91 dias
com um diminuição ainda maior aos 300 dias. Contudo, a relação EV/R,
apresentou CH maiores em todas as camadas, exceto da camada 1 aos 91
dias. Aos 91 dias C2 e C3 foram 35 e 89% maiores. Já aos 300 dias estes
valores foram 64 e 225% para as camadas C2 e C3 respectivamente.
5.5 Kc x POROSIDADE EM IGUALDADE DE RESISTÊNCIA
A redução do VTHg com a profundidade indicou uma maior
compaciade na direção da matriz do concreto. As amostras de referência,
apresentaram redução da porosidade na regressão linear entre Kc e VTHgI,
o que implicou no progresso e avanço da hidratação.
Nas amostras EV91, verifica-se a influência da porosidade na
carbonatação, visto que este traço teve menor efeito das reações
pozolânicas, resultando em maior porosidade. Com o avanço da idade,
observou-se um refinamento dos poros, e consequentemente a
carbonatação foi menos dependente da porosidade.
Já EVC aos 91 dias apresentou diminuição de Kc com a profundidade,
fato já constatado em outras verificações. Percebe-se ainda que aos 300
dias o efeito do refinamento provocou uma homogeneidade do cobrimento
com a ação da cal, resultando também numa carbonatação menos
dependente da porosidade.
Em suma pode-se dizer que a análise entre os coeficientes de
carbonatação, CH e VTHgI, mostrou que a carbonatação é um fenômeno
133
que não depende só de efeitos químicos, pela fonte de reserva alcalina do
CH, como também pelos efeitos físicos, como a porosidade total e a
distribuição dos poros, que são regidos pelos compostos hidratados em cada
profundidade da camada de cobrimento.
5.6 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Considerando a pesquisa realizada, surgem algumas sugestões de
complementação e de novas pesquisas com altos teores de adição mineral.
Inicialmente, um dos aspectos desta pesquisa foi o estudo comparativo
entre ensaios naturais e acelerados, para tanto, poderão ser elaborados
análises da carbonatação acelerada e natural em longo prazo (até 5 anos)
investigando a camada de cobrimento do concreto em protótipos. Com essa
idade seria possível estabelecer uma relação mais precisa entre os dois
processos.
Contudo, outra questão que poderá ser abordada é a carbonatação sob
o aspecto da cura dos protótipos em ambientes abrigados e desabrigados
com o objetivo de estabelecer os fenômenos que regem a difusão do CO
2
no
concreto em vista da hidratação dos compostos, umidade, temperatura, pela
maturidade, etc.
Por fim, um estudo da carbonatação de traços com até 95% de
substituição do cimento por adições minerais, com a adição da cal hidratada
com vista de situar o comportamento da velocidade de carbonatação com
consumo da reserva alcalina e também pela ativação dos traços das adições
com a cal hidratada.
134
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SILVEIRA, R. G. Estudo da microestrutura da camada de cobrimento de
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Comite Euro International du Beton – CEB. Boletim Técnico. Copenhagen,
Denmark, n. 152, p. 131 - 134, 1983.
SJÖSTRÖM, Ch. Durability and sustainable use of building materiais. In: Du-
rability of Building Materials and Conponents 7, London: E & FN Spon,
1996.
SPERB, J. E. K. Carbonatação e absorção capilar de concretos com a-
dições minerais e ativadores químicos. 2003. Dissertação (Mestrado em
Engenharia Civil) – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria.
STUMPP, M. J. Carbonatação de concretos com altos teores de adições
minerais e cal hidratada. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal
de Santa Maria. 2003
SWAMY, R. N. High performance and durability through design. In: INTER-
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144
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ity cement pastes. Cement and Concrete Research, v. 21, p. 800-808,
1991.
145
ANEXO 1
ENSAIOS QUÍMICOS E FÍSICOS
146
TABELA 23 – Análise da Porosidade
Idade
Traço
Camadas
Volume
Total
Intrudido
(ml/g)
Volume
Intrudido
(
ml/g)
Ф < 10 nm
Volume
Intrudido
(ml/g)
10 nm <
Ф < 50
nm
Volume
Intrudido
(ml/g)
Ф > 50 nm
Volume
Intrudido
(%)
Ф < 10
nm
Volume
Intrudido
(%)
Ф > 50
nm
Ф
Crítico
nm
Água
Comb.
C-S-H
C1
0,1013 0,0607 0,0364 0,0042 59,95 4,15
21
3,11 177
C2
0,0825 0,0384 0,0278 0,0162 46,58 19,64
50
2,91 150
R4
C3
0,0589 0,0106 0,0171 0,0312 17,93 52,97
259
2,79 143
C1
0,1025 0,0402 0,0525 0,0098 39,18 9,56
47
3,32 239
C2
0,0899 0,0311 0,0496 0,0092 34,59 10,23
69
3,07 218
R6
C3
0,0776 0,0183 0,0210 0,0383 23,63 49,36
269
2,33 151
C1
0,1039 0,0350 0,0628 0,0061 33,67 5,87
50
3,7 331
C2
0,0906 0,0237 0,0626 0,0043 26,20 4,75
40
3,22 229
R8
C3
0,0893 0,0124 0,0304 0,0465 13,89 52,07
365
3,08 171
C1
0,0859 0,0076 0,0260 0,0523 8,85 60,88
753
1,01 143
C2
0,0849 0,0089 0,0184 0,0576 10,49 67,84
690
1,24 180
EV3
C3
0,0759 0,0268 0,0457 0,0035 35,24 4,61
41
1,32 195
C1
0,0898 0,0141 0,0302 0,0455 15,70 50,67
277
1,34 158
C2
0,0888 0,0179 0,0344 0,0365 20,11 41,10
128
1,47 199
EV4
C3
0,0886 0,0365 0,0476 0,0045 41,17 5,08
40
1,52 211
C1
0,0971 0,0118 0,0666 0,0187 12,19 19,26
244
1,44 170
C2
0,0958 0,0265 0,0601 0,0092 27,69 9,60
100
1,51 233
EV5
C3
0,0942 0,0410 0,0473 0,0059 43,52 6,26
20
1,63 231
C1
0,0928 0,0136 0,0319 0,0473 14,66 50,97
245
2,02 113
C2
0,0933 0,0150 0,0707 0,0076 16,11 8,15
32
2,24 141
EVC3
C3
0,0927 0,0800 0,0093 0,0034 86,34 3,67
9
2,49 160
C1
0,0976 0,0411 0,0491 0,0074 42,14 7,58
270
2,23 140
C2
0,0963 0,0609 0,0299 0,0054 63,24 5,61
36
2,34 167
EVC4
C3
0,0946 0,0856 0,0060 0,0030 90,49 3,17
9
2,56 155
C1
0,0990 0,0159 0,0338 0,0493 16,04 49,80
310
2,4 156
C2
0,0980 0,0489 0,0385 0,0106 49,87 10,82
40
2,43 180
91 dias
EVC5
C3
0,0961 0,0888 0,0056 0,0017 92,41 1,77
9
2,66 184
C1
0,0539 0,0491 0,0030 0,0018 91,08 3,34
9
4,56 249
C2
0,0548 0,0419 0,0092 0,0037 76,51 6,75
12
4,02 171
R4
C3
0,0430 0,0110 0,0295 0,0025 25,65 5,81
40
3,71 158
C1
0,0672 0,0660 0,0000 0,0012 98,21 1,79
9
4,83 258
C2
0,0671 0,0138 0,0381 0,0152 20,57 22,65
56
4,34 235
R6
C3
0,0561 0,0091 0,0443 0,0027 16,19 4,81
45
3,98 217
C1
0,0960 0,0798 0,0117 0,0045 83,09 4,69
11
5,07 515
300 dias
R8
C2
0,0923 0,0412 0,0427 0,0085 44,58 9,21
38
4,58 248
147
Idade
Traço
Camadas
Volume
Total
Intrudido
(ml/g
Volume
Intrudido
(ml/g)
Ф < 10 nm
Volume
Intrudido
(ml/g)
10 nm <
Ф < 50
nm
Volume
Intrudido
(ml/g)
Ф > 50 nm
Volume
Intrudido
(%)
Ф < 10
nm
Volume
Intrudido
(%)
Ф > 50
nm
Ф
Crítico
nm
Água
Comb.
C-S-H
R8 C3
0,0863 0,0341 0,0433 0,0089 39,47 10,31
50
4,19 224
C1
0,0552 0,0078 0,0343 0,0131 14,13 23,73
159
4,36 159
C2
0,0502 0,0127 0,0268 0,0107 25,30 21,31
50
4,61 184
EV3
C3
0,0407 0,0194 0,0135 0,0078 45,57 19,16
20
4,83 292
C1
0,0699 0,0112 0,0245 0,0342 15,98 48,93
200
4,81 172
C2
0,0508 0,0121 0,0329 0,0058 23,76 11,42
62
4,97 219
EV4
C3
0,0432 0,0395 0,0017 0,0020 91,39 4,63
9
5,11 300
C1
0,0677 0,0121 0,0138 0,0418 17,81 61,74
219
4,94 223
C2
0,0509 0,0156 0,0148 0,0205 30,67 40,28
90
5,27 242
EV5
C3
0,0494 0,0247 0,0188 0,0059 49,98 11,94
20
5,54 433
C1
0,0501 0,0294 0,0176 0,0031 58,62 6,17
28
5,15 141
C2
0,0603 0,0277 0,0125 0,0202 45,85 33,50
17
5,22 163
EVC3
C3
0,0499 0,0466 0,0019 0,0014 93,41 2,81
9
5,63 213
C1
0,0603 0,0277 0,0125 0,0202 45,85 33,50
146
5,36 172
C2
0,0572 0,0312 0,0213 0,0047 54,60 8,22
19
5,42 226
EVC4
C3
0,0520 0,0437 0,0044 0,0039 84,06 7,50
9
5,89 201
C1
0,0771 0,0279 0,0395 0,0097 36,19 12,58
257
5,54 195
C2
0,0663 0,0282 0,0185 0,0196 42,50 29,56
20
5,67 252
EVC5
C3
0,0580 0,0543 0,0023 0,0014 93,60 2,41
9
6,3 280
148
ANEXO 2
FERRAMENTAS AUXILIARES –
ROTINA COTA.SLP
149
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo