Ataque interno por sulfato : parâmetros que influenciam na cinética do processo de degradação do material cimentício

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Valdés, Analiet Calvo
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/85781
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Marcelo H. F. de Medeiros
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spelling Pieralisi, Ricardo, 1989-Capraro, Ana Paula Brandão, 1992-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia CivilMedeiros, Marcelo Henrique Farias de, 1976-Valdés, Analiet Calvo2023-12-22T13:05:48Z2023-12-22T13:05:48Z2023https://hdl.handle.net/1884/85781Orientador: Prof. Dr. Marcelo H. F. de MedeirosCoorientadores: Prof. Dr. Ricardo Pieralisi e Prof. Dra. Ana Paula Brandão CapraroTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Defesa : Curitiba, 02/08/2023Inclui referênciasÁrea de concentração: Materiais e EstruturasResumo: O ataque interno por sulfatos em estruturas de concreto pode ter início com a liberação de íons sulfatos no interior do material cimentício devido à oxidação de minerais sulfetados presentes nos agregados, como a pirita (FeS2). Esses íons sulfatos reagem com os aluminatos presentes no cimento Portland hidratado, formando compostos expansivos. Essa reação resulta em variação dimensional, aumento de tensões internas e fissuração do concreto, comprometendo sua durabilidade e desempenho estrutural. Nas últimas décadas, vários trabalhos têm se concentrado no estudo da reação sulfática interna (RSI). No entanto, ainda existem muitos aspectos a serem explorados, como as condições em que ocorre a degradação, o impacto dos compostos expansivos no concreto e as técnicas de diagnóstico. O objetivo principal deste estudo foi investigar a influência dos fatores de exposição e das propriedades dos compostos cimentícios na taxa de progressão do ataque interno de sulfatos. Foram estabelecidos objetivos específicos, incluindo a avaliação da influência da temperatura, do consumo de cimento, e da porosidade na degradação causada pelos sulfatos. Além disso, foram realizadas análises da corrosão em concreto armado afetado pela RSI há 8 anos, e a aplicação de modelos de previsão de vida útil. Os resultados indicaram que a temperatura de exposição de 40 °C na condição de imersão areada aceleraram significativamente as reações associadas à RSI promovendo a expansão do material. O critério de expansão adotado, com limite inferior de 0,03% e limite superior de 0,1% aos 90 dias, mostrouse adequado para descrever a variação dimensional observada. Portanto, sugere-se o estudo de um método de teste para avaliação do potencial deletério de agregados contaminados por sulfetos, com a configuração de ensaio avaliada neste trabalho (imersão areada a 40 °C). Essa configuração aproxima-se das condições de exposição em campo da maioria das estruturas, incluindo as barragens, e consequentemente é passível de reprodução, podendo contribuir para a escolha adequada de materiais em obras distantes de centros urbanos, onde a disponibilidade de insumos é limitada. Verificou-se que a incorporação de ar nos concretos pode auxiliar na acomodação dos produtos expansivos, reduzindo a taxa de expansão resultante da RSI. Constatou-se a existência de uma correlação positiva entre o consumo de cimento e a taxa de expansão dos concretos, associada à reserva alcalina do concreto e o volume de pasta. As análises visuais, realizadas com auxílio de microscópio e software de análise, complementaram a avaliação da variação dimensional, permitindo identificar e quantificar as manifestações macroscópicas da RSI. As medições de resistividade elétrica e densidade de corrente de corrosão revelaram um nível insignificante de corrosão após 8 anos de monitoramento. No entanto, os valores de Ecorr foram inferiores a -350 mV, indicando alta probabilidade de corrosão. Destacou-se que a classificação da norma ASTM C876 (2015) deve ser considerada apenas como referência, pois não apresenta faixas específicas para o caso do ataque interno de sulfatos, sendo mais relevante a avaliação dos valores de Ecorr ao longo do tempo. Por fim, foi constatado que alterações nos dados de icorr podem impactar as projeções de perda de seção ao longo do tempo, enfatizando a importância da avaliação contínua da vida útil das estruturas afetadas pela RSIAbstract: Internal sulfate attack in concrete structures can begin with the release of sulfate ions within the cementitious material due to the oxidation of sulfide minerals present in aggregates, such as pyrite (FeS2). These sulfate ions react with the aluminates in hydrated Portland cement, forming expansive compounds. This reaction results in dimensional changes, increased internal stresses, and cracking of the concrete, compromising its durability and structural performance. In recent decades, numerous studies have focused on the investigation of internal sulfate attack (ISA). However, there are still many aspects to be explored, including the degradation conditions, the impact of expansive compounds on concrete, and diagnostic techniques. The main objective of this study was to investigate the influence of exposure factors and cementitious compound properties on the rate of internal sulfate attack. Specific objectives were established, including evaluating the effects of temperature, cement consumption, and porosity on sulfate-induced degradation. Additionally, corrosion analyses were conducted on reinforced concrete affected by ISA for 8 years, along with the application of service life prediction models. The results indicated that exposure temperature of 40 °C in a saturated condition significantly accelerated the reactions associated with ISA, leading to material expansion. The expansion criterion adopted, with a lower limit of 0.03% and an upper limit of 0.1% at 90 days, proved suitable for describing the observed dimensional variation. Therefore, it is suggested to study a testing method for assessing the deleterious potential of sulfidecontaminated aggregates using the test configuration evaluated in this work (saturated condition at 40 °C). This configuration closely approximates the field exposure conditions of most structures, including dams, and is reproducible, thus contributing to the appropriate selection of materials in remote construction sites with limited availability of resources. It was found that incorporating air in concrete can assist in accommodating the expansive products, reducing the expansion rate resulting from ISA. A positive correlation was observed between cement consumption, expansion rate, alkaline reserve of the concrete, and paste volume. Visual analyses conducted using microscopy and analysis software complemented the evaluation of dimensional variation, enabling the identification and quantification of macroscopic manifestations of ISA. Measurements of electrical resistivity and corrosion current density revealed insignificant corrosion levels after 8 years of monitoring. However, the Ecorr values were below -350 mV, indicating a high probability of corrosion. It should be emphasized that the classification of ASTM C876 (2015) should be considered only as a reference, since it does not provide specific ranges for internal sulfate attack. Instead, evaluating the Ecorr values over time is more relevant. Finally, it was observed that changes in icorr data can impact the long-term section loss projections, underscoring the importance of continuous evaluation of the service life of structures affected by ISA1 recurso online : PDF.application/pdfCimentoSulfatosPorosidadeUmidadeOxigenioTemperaturaAço - CorrosãoEngenharia CivilAtaque interno por sulfato : parâmetros que influenciam na cinética do processo de degradação do material cimentícioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - ANALIET CALVO VALDES.pdfapplication/pdf6894103https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/85781/1/R%20-%20T%20-%20ANALIET%20CALVO%20VALDES.pdfb9fde844928ff28c7df26c14f9c8ee55MD51open access1884/857812023-12-22 10:05:48.527open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/85781Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082023-12-22T13:05:48Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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