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A durabilidade e a vida útil das estruturas de concreto, em geral, bem como das grandes obras, como barragens e usinas hidrelétricas, dependem dos materiais que as compõe, das condições de aplicação do concreto bem como do ambiente de exposição no qual estão expostas. É muito discutida no meio técnico, a necessidade de cuidados no emprego dos agregados a serem utilizados, e investigações prévias à sua aplicação na produção do concreto são recomendadas, principalmente, com relação à potencialidade reativa, pois em contato com a umidade e os álcalis do cimento, como o sódio e potássio, podem causar uma reação química expansiva álcali-agregado (RAA), e mais comumente, a do tipo álcali-sílica (RAS). Outros processos químicos de deterioração também podem ser gerados se não forem adotados os devidos cuidados, como por exemplo a formação da etringita tardia (delayed ettringite formation ou DEF), que pode ocorrer de maneira isolada ou combinada com a RAA no concreto. A DEF pode ser gerada tanto a partir de curas térmicas, geralmente com temperaturas acima de 60 °C, como pelo próprio calor de hidratação do cimento, na mesma faixa de temperatura, quando em contato com a água e os seus íons sulfato, durante as reações exotérmicas. Como consequências gerais à estrutura acometida por uma destas reações (ataque isolado) ou por ambas (ataque misto ou combinado), têm-se o desenvolvimento e o crescimento de subprodutos internos que causam tensões e fissuras progressivas e, por fim, deterioração. Para o estudo dos ataques por RAA (tipo RAS) e DEF, isolados e mistos, em concretos e argamassas, contendo dois tipos de cimentos Portland, o pozolânico (CP IV 32), com cinzas volantes, e o de alta resistência inicial (CP V ARI), sem e com temperatura de cura elevada 85 °C), foram moldados corpos de prova cilíndricos e prismáticos, na presença de agregados potencialmente reativos e inócuos para a RAA. Ensaios não-destrutivos (ultrassom e de resistividade elétrica), mecânicos, microestruturais e de expansão foram executados no programa experimental. Os maiores resultados de expansão obtidos chegaram a 0,3% para as barras de argamassa e a 0,4% para os prismas de concreto, aos 365 dias, em média. Também, foram observadas reduções importantes nas resistências à compressão e módulos de elasticidade, da ordem de 20% e 35% respectivamente, em condição de ataque combinado (DEF+RAA), indicando que tanto as reações isoladas como as combinadas produzem efeitos prejudiciais às estruturas de concreto, como observado a nível microestrutural pela formação de etringita comprimida e fissuras a partir de poucas idades dos compósitos, além do gel da RAA. Adicionalmente, na pesquisa foram disponibilizadas metodologias experimentais para a investigação destas patologias de forma que poderá servir para contribuir para o desenvolvimento de normas técnicas aplicadas à caracterização e prevenção da DEF isolada ou combinada com a RAA.
Durability and service life of concrete structures in general, and those large constructions, such as dams and hydroelectric power plants, depend on the applied materials, conditions of concrete placing as well as the exposure environment. It is widely discussed by specialists precautions related to aggregates due to their potential to promote AAR, and specially ASR when they come into contact with moisture and alkalis from cement (sodium and potassium) leading to an expansive reaction. Furthermore, other chemical deterioration processes can be generated, such as delayed ettringite formation (DEF), which can occur isolated or coupled with AAR in concrete. DEF is associated by high curing temperatures, usually above 60 °C, or even by cement heat hydration, when in contact with water and sulfate ions, usually coming from cement. As general consequences for the structure affected by those reactions (isolated or coupled attack), there are the development and growth of internal products that cause progressive tensions and cracks, leading concrete to deterioration. For the study of attacks by AAR (ASR) and DEF, isolated and coupled, cylindric and prismatic specimens of mortars and concretes were cast at the laboratory with two types of Portland cements, a pozzolanic cement (CP IV 32), with fly ashes, and a high early strength cement (CP V ARI), and in two situations: with and without and high curing temperature 85 °C). Non-destructive essays (ultrasound and electrical resistivity), mechanical tests, microstructural analyses and expansion evaluation were considered in the experimental program. The higher expansion results achieved 0.3% for mortar bars and 0.4% for concrete prisms, at 365 days, on average. Moreover, important decreases in the compressive strength and modulus of elasticity, of the order of 20% and 35% respectively, were observed in the coupled DEF + AAR attack, indicating that both isolated and combined attack produce harmful effects on the concrete structures, as observed by microstructural analyses, with the formation of massive ettringite and microcracks at early ages as well as the presence of ASR gel. Furthermore, the research provided with success specific experimental methodologies for the investigation of mentioned pathologies that can contribute to the development of technical standards applied to the characterization and prevention of DEF, isolated, or coupled with ASR.
Data da defesa: 02/10/2020
Banca Examinadora
Orientador (a): Kleber Franke Portella (Lactec)
Membro da Banca: Luiz Alkimin de Lacerda (Lactec)
Membro da Banca: Vitoldo Swinka Filho (Lactec)
Membro da Banca: Selmo Chapira Kuperman (DESEK)
Palavra(s)-Chave: DEF, RAA, RAS, ataque isolado, ataque combinado, expansão.
Keywords: DEF, AAR, ASR, isolated attack, combined attack, expansion.
