UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

GABRIELA HELENA BILL

IAN YAMATO KAWANAMI

INFLUÊNCIA DA CARBONATAÇÃO NA RESISTIVIDADE ELÉTRICA DO

CONCRETO EM FACE À VARIAÇÃO DA RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO

CURITIBA

2016

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

GABRIELA HELENA BILL

IAN YAMATO KAWANAMI

INFLUÊNCIA DA CARBONATAÇÃO NA RESISTIVIDADE ELÉTRICA DO

CONCRETO EM FACE À VARIAÇÃO DA RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO

Trabalho de conclusão de curso apresentado à disciplina de Trabalho de Final de Curso como requisito parcial à conclusão do Curso de Engenharia Civil, Setor de Tecnologia, da Universidade Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Dr. Ronaldo A. de Medeiros Junior.

CURITIBA 2016

“Nada realmente valoroso surge da ambição ou do mero sentimento de obrigação;

surge particularmente do amor e devoção dirigidos aos homens e a coisas

objetivas.”

EINSTEIN

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus pela vida e por toda sua bondade.

À minha mãe, Angela, essencial em cada etapa da minha vida, que sempre

esteve presente me encorajando e me dando todo suporte necessário para vencer

os obstáculos impostos. Ao meu irmão, Paulo Alexandre, por ser meu farol e minha

âncora, por estar sempre ao meu lado me incentivando e me ajudando a levantar a

cada dificuldade. Ao meu pai amado, Dante, que me cuida lá de cima, que nunca

desistiu de lutar pelos meus sonhos junto comigo, e esteve presente em cada

decisão minha, sempre me dando luz e sabedoria.

Ao meu namorado, Gustavo, por toda a ajuda, atenção, cuidado, parceria e

compreensão nesta etapa. Obrigada por acreditar em mim mesmo quando eu

mesma não acreditava, obrigada por despertar o melhor em mim, todos os dias.

Aos amigos que sempre contribuíram para que tudo fosse mais leve e

descontraído, e que da mesma forma sempre estiveram ao meu lado me dando

suporte para que essa conquista fosse possível.

Aos técnicos laboratoristas Ricardo e Douglas que sempre estiveram de

prontidão para que os ensaios ocorressem perfeitamente. Da mesma forma aos

mestrandos e graduandos que estiveram presentes colaborando com a moldagem

dos corpos de prova.

Ao professor Ronaldo Alves de Medeiros Junior pela impecável orientação,

sempre à nossa disposição para que este trabalho fosse realizado da melhor forma

possível, contribuindo de forma brilhante para a nossa formação.

A todos os professores que tive até aqui, que tornaram tudo muito mais

compreensível e permitiram expandir os conhecimentos dentro da Engenharia Civil.

À Universidade Federal do Paraná pela excelente formação acadêmica e

social.

Por fim, a todos que passaram pela minha vida e me inspiraram ou me

deram suporte ao longo desta jornada, o meu muito obrigado!

Gabriela Helena Bill

AGRADECIMENTOS

Primeiramente а Deus qυе permitiu qυе tudo isso acontecesse, ао longo dе

minha vida, е nãо somente nestes anos como universitário, mаs que еm todos оs

momentos é o maior mestre qυе alguém pode conhecer.

A Universidade Federal do Paraná, sеυ corpo docente, direção е

administração qυе oportunizaram а janela qυе hoje vislumbro υm horizonte superior,

eivado pеlа acendrada confiança nо mérito е ética aqui presentes.

Agradeço а todos оs professores pоr mе proporcionar о conhecimento nãо

apenas racional, mаs а manifestação dо caráter е afetividade dа educação nо

processo dе formação profissional, pоr tanto qυе sе dedicaram а mim, nãо somente

pоr terem mе ensinado, mаs por terem mе feito aprender. А palavra mestre, nunca

fará justiça аоs professores dedicados аоs quais sеm nominar terão оs meus

eternos agradecimentos.

Ao meu orientador Prof. Dr. Ronaldo Alves de Medeiros Junior, pelo suporte

nо pouco tempo qυе lhe coube, pelas suas correções е incentivos.

Aos meus pais, pelo amor, incentivo е apoio incondicional.

Agradeço а minha mãе Marli, heroína qυе mе dеυ apoio, incentivo nаs horas

difíceis, de desânimo е cansaço. Exemplo de pessoa batalhadora e motivo de

orgulho para seus filhos e todos à sua volta.

Ao mеυ pai Sergio, Engenheiro pelo qual vejo o meu reflexo, estando

sempre ao meu lado em todas as decisões por mim tomadas, sendo um grande

mestre na batalha chamada vida.

Obrigado aos meus irmãos, que nоs momentos dе ausência dedicados à

vida profissional, sеmprе fizeram entender qυе о futuro é feito а partir dа constante

dedicação nо presente.

A todos qυе direta оυ indiretamente fizeram parte dа minha formação, о mеυ

muito obrigado.

Ian Yamato Kawanami

RESUMO

A análise da resistividade elétrica superficial se mostra muito válida no que diz respeito ao estudo da penetração de agentes agressivos nas estruturas de concreto armado. As reações provocadas por estes agentes podem despassivar a armadura, resultando em corrosão, esta que é uma manifestação patológica comumente observada em concreto armado e a que mais compromete a vida útil de uma estrutura. Os danos causados com o passar do tempo de uma construção só aumentam os gastos com reparos e recuperação de estruturas, além de aumentar o desperdício, uma vez que sua vida útil estará reduzida. Frente a este fato, tem-se a NBR 12655 (2015), que prescreve a resistência à compressão como principal propriedade para o controle do concreto endurecido. Porém, com a NBR 15575-1 (2014), atual norma de desempenho, surge a necessidade de avaliar a durabilidade das estruturas com base nas manifestações patológicas do concreto armado, pois a vida útil estabelecida na norma é de 50 anos. Tendo em mente este contexto, este trabalho tem como finalidade medir a resistividade elétrica para amostras carbonatadas e não carbonatadas, avaliando sua influência para concretos com CP II-Z, de relações água/cimento de 0,4, 0,5 e 0,6. A fim de complementar o estudo, foi avaliada a absorção por capilaridade das amostras. Para tal estudo, foram moldados 27 corpos de prova, 9 para cada relação água/cimento. Dois deles foram submetidos à ensaio de compressão axial, 3 foram mantidos em câmara úmida para referência e 4 foram submetidos à câmara de carbonatação. Em seguida, os corpos de prova foram ensaiados à absorção capilar. Por fim, as amostras carbonatadas foram rompidas para que a profundidade de carbonatação fosse aferida. Os corpos de prova de relação água/cimento 0,4 tiveram maior valor de resistência à compressão em relação aos corpos de prova 0,5 e 0,6. Para a análise de resistividade elétrica, houve o aumento ao longo do tempo, em relação à mesma relação a/c. Além disso, as amostras de relação a/c 0,4 apresentaram os maiores valores de RES, este padrão foi mantido para a análise após a submissão à câmara de carbonatação; porém, ao comparar as amostras não carbonatadas com as carbonatadas na mesma idade, percebeu-se que as amostras carbonatadas apresentaram maiores valores. Em relação à análise da profundidade de carbonatação, as amostras de a/c 0,6 apresentaram maiores profundidades. Para o ensaio de absorção por capilaridade, as amostras carbonatadas apresentaram maior absorção.

Palavras-chave: resistividade elétrica superficial, carbonatação, durabilidade,

absorção capilar, concreto armado.

ABSTRACT

The analysis of the superficial electrical resistivity is a useful tool with respect to the study of the penetration of aggressive agents in the structures of reinforced concrete. The reactions provoked by these agents can harm the passivation layer, resulting in corrosion, which is the pathological manifestation commonly observed in reinforced concrete and which most compromises the service life of a structure. Damage caused over time in a building only increases expenses with repairs and rebuilding of structures, in addition to increasing waste, as their useful life will be reduced. Facing this fact, we have the NBR 12655 (2015), which prescribes the compressive strength as the only property for the control of the hardened concrete. However, with NBR 15575-1 (2014), the current performance standard, there is a need to evaluate the durability of structures based on the pathological manifestations of reinforced concrete, since the useful life established in the standard is 50 years. Considering this context, this work aims to evaluate the electrical resistivity of carbonate and non-carbonated samples, evaluating their influence on concretes with CP II-Z, water/cement ratios of 0.4, 0.5 and 0.6 . In order to complement the study, the absorption by capillarity of the samples was evaluated. For this study, 27 specimens were molded, 9 for each water/cement ratio. Two of them were submitted to the axial compression test, 3 were kept in a humid chamber for reference and 4 were submitted to the accelerated carbonation chamber. Then, the specimens were tested for capillary absorption. Finally, the carbonated samples were ruptured so that the carbonation depth was measured. The water/cement ratio test specimens 0.4 had a higher value of compressive strength in relation to samples 0.5 and 0.6. For the electrical resistivity analysis, there was an increase over time, in relation to the same a/c ratio. In addition, the samples of relation a/c 0,4 presented the highest values of RES, this standard was maintained for the analysis after the submission to the carbonation chamber; However, when comparing the non-carbonated samples with the carbonates at the same age, it was noticed that the carbonated samples had higher values. In relation to the carbonation depth analysis, the samples of a/c 0.6 presented higher depths. For the capillary absorption test, the carbonated samples presented higher absorption.

Key words : surface electrical resistivity, carbonation, durability, capillary absorption,

reinforced concrete.

LISTA DE TABELAS

Tabela 4.1 - RILEM (2000) para concretos comuns e a temperatura de 20ºC .......... 42

Tabela 5.1 - Características físico-químicas do cimento utilizado ............................. 52

Tabela 5.2 - Resultados dos ensaios para o agregado miúdo .................................. 53

Tabela 5.3 - Resultados dos ensaios para o agregado graúdo ................................. 54

Tabela 5.4 - Consumo de cimento em 1 m³ de concreto ........................................... 56

Tabela 5.5 - Consumo de cimento em 0,01413 m³ de concreto ................................ 56

Tabela 5.6 - Consumo de materiais para realização dos ensaios ............................. 56

Tabela 5.7 - Condições das amostras para a determinação da resistividade elétrica

.................................................................................................................................. 67

Tabela 6.1 - Resistividade elétrica superficial aos 28 dias de todos os corpos de

prova ......................................................................................................................... 73

Tabela 6.2 - Resistividade elétrica superficial aos 39 dias dos corpos de prova não

carbonatados e não saturados .................................................................................. 74

Tabela 6.3 - Resistividade elétrica superficial aos 87 dias dos corpos de prova

carbonatados e saturados ......................................................................................... 74

Tabela 6.4 - Resistividade elétrica superficial aos 87 dias dos corpos de prova não

carbonatados e não saturados .................................................................................. 74

Tabela 6.5 - Resistividade elétrica superficial aos 87 dias dos corpos não

carbonatados e saturados ......................................................................................... 75

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Ilustração esquemática do processo eletroquímico de corrosão ........... 18

Figura 2.2 - Produtos da corrosão eletroquímica observados em uma peça de

concreto armado ....................................................................................................... 18

Figura 3.1 - Esquema simplificado das reações de carbonatação no concreto......... 23

Figura 3.2 - Esquema simplificado de corrosão por carbonatação ............................ 23

Figura 3.3 - Ilustração de viragem de cor utilizando solução de fenolftaleína ........... 24

Figura 3.4 - Influência da relação água/cimento no coeficiente de carbonatação do

concreto .................................................................................................................... 26

Figura 3.5 - Influência do teor de CO2 no coeficiente de carbonatação do concreto 29

Figura 3.6 - Influência da umidade relativa ............................................................... 30

Figura 3.7 - Monógrafo para estimativas de profundidade carbonatada face à idade

do concreto................................................................................................................ 32

Figura 4.1 - Método do eletrodo externo ................................................................... 35

Figura 4.2 - Método dos dois pontos ......................................................................... 36

Figura 4.3 - Método direto ......................................................................................... 37

Figura 4.4 - Método dos três pontos .......................................................................... 37

Figura 4.5 - Método de Wenner ................................................................................. 38

Figura 4.6 - Relação entre a porosidade capilar e a resistência à compressão. ....... 40

Figura 4.7 - Resistividade elétrica e relação água/cimento para o CP III – RS 40 .... 41

Figura 4.8 - Resistividade elétrica superficial para amostras com cimento CP IV 32 44

Figura 4.9 - Resistividade elétrica superficial para amostras com cimento CP II-F 32

.................................................................................................................................. 44

Figura 4.10 - Resistividade elétrica superficial para amostras com cimento CP V ARI

.................................................................................................................................. 45

Figura 4.11 - Efeito da temperatura na análise da resistividade elétrica ................... 46

Figura 4.12 - Efeito do teor de umidade na resistividade elétrica superficial do

concreto .................................................................................................................... 47

Figura 4.13 - Efeito da carbonatação na análise da resistividade elétrica ................. 49

Figura 4.14 - Efeito do teor de agregado na resistividade elétrica do concreto. ........ 50

Figura 4.15 - Relação entre as composições do concreto e a

carbonatação/resistividade ........................................................................................ 50

Figura 5.1 - Diâmetro dos grãos para o agregado miúdo .......................................... 53

Figura 5.2 - Diâmetro dos grãos para o agregado graúdo ........................................ 54

Figura 5.3 - Ensaio de Abatimento de Tronco de Cone ............................................ 57

Figura 5.4 - Adensamento do concreto ..................................................................... 58

Figura 5.5 - Acabamento das amostras .................................................................... 59

Figura 5.6 - Corpos de prova desmoldados, a/c 0,6 .................................................. 60

Figura 5.7 - Corpos de prova na câmara úmida para cura ........................................ 60

Figura 5.8 - Fluxograma dos ensaios realizados ....................................................... 61

Figura 5.9 - Ensaio de compressão axial na prensa hidráulica ................................. 63

Figura 5.10 - Ensaio de resistividade elétrica com o Resipod ................................... 64

Figura 5.11 - Corpos de prova em câmara seca para acondicionamento ................. 65

Figura 5.12 - Corpos de prova na câmara de carbonatação acelerada .................... 66

Figura 5.13 - Corpos de prova sendo ensaiados para absorção de água por

capilaridade ............................................................................................................... 68

Figura 5.14 - Detalhe do nível d’água à 5 mm da base inferior dos corpos de prova 68

Figura 5.15 - Rompimento dos corpos de prova para medição da profundidade de

carbonatação ............................................................................................................. 69

Figura 5.16 - Corpos de prova rompidos em três fragmentos para a realização do

ensaio de carbonatação ............................................................................................ 69

Figura 5.17 - Indicador de pH utilizado para a aferição da profundidade de

carbonatação ............................................................................................................. 70

Figura 5.18 - Corpos de prova rompidos e com fenolftaleína aspergido em suas

faces internas ............................................................................................................ 70

Figura 5.19 - Esquema de leitura para as profundidades de carbonatação .............. 71

Figura 6.1 - Resistência característica à compressão axial aos 28 dias para as

relações água/cimento .............................................................................................. 72

Figura 6.2 - Comparação entre a resistividade elétrica dos corpos de prova não

saturados e saturados – para os não carbonatados ................................................. 75

Figura 6.3 - Comparação entre a resistividade elétrica dos corpos de prova com

idades de 28 e 87 dias, analisando a amostra não carbonatada e saturada ............ 76

Figura 6.4 - Comparação entre a resistividade elétrica dos corpos de prova não

carbonatados e carbonatados para a condição saturada .......................................... 77

Figura 6.5 - Absorção por capilaridade em condição não carbonatada .................... 78

Figura 6.6 - Absorção por capilaridade em condição carbonatada .......................... 79

Figura 6.7 - Absorção por capilaridade da relação água/cimento 0,40 ..................... 80

Figura 6.8 - Absorção por capilaridade da relação água/cimento 0,50 ..................... 80

Figura 6.9 - Absorção por capilaridade da relação água/cimento 0,60 ..................... 81

Figura 6.10 - Profundidade de carbonatação para as relações água/cimento

estudadas .................................................................................................................. 82

Figura 6.11 - Correlação entre RES e Resistência à compressão axial .................... 83

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 14

1.1 JUSTIFICATIVA ............................................................................................. 14

1.2 HIPÓTESE ..................................................................................................... 15

1.3 OBJETIVO ..................................................................................................... 15

2 DURABILIDADE DO CONCRETO .......................... ............................................... 16

2.1 TECNOLOGIA DO CONCRETO DURÁVEL .................................................. 17

2.2 MECANISMO DE TRANSPORTE DOS FLUIDOS......................................... 19

3 CARBONATAÇÃO DO CONCRETO .......................... ........................................... 22

3.1 DETERMINAÇÃO DA CARBONATAÇÃO ..................................................... 23

Métodos de ensaio e modelos de previsão ............................................. 23 3.1.1

3.2 ELEMENTOS INTEGRANTES NO PROCESSO DE CARBONATAÇÃO ...... 25

4 RESISTIVIDADE ELÉTRICA ............................ ...................................................... 33

4.1 MÉTODOS DE QUANTIFICAÇÃO ................................................................. 33

4.2 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESISTIVIDADE ELÉTRICA ................ 39

4.3 QUADRO RESUMO ....................................................................................... 50

5 PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................. ................................................. 51

5.1 Variáveis Independentes ................................................................................ 51

5.2 Variáveis Dependentes .................................................................................. 51

5.3 MATERIAIS .................................................................................................... 52

5.4 QUANTITATIVOS .......................................................................................... 55

5.5 MOLDAGEM E CURA .................................................................................... 57

5.6 MÉTODOS DE ENSAIO ................................................................................. 61

ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL ........................... 63 5.6.1

ENSAIOS DE RESISTIVIDADE ELÉTRICA ............................................ 63 5.6.2

ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE ........................................................ 67 5.6.3

PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO ............................................... 69 5.6.4

6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................... ................................................. 72

6.1 ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL .............................................................. 72

6.2 RESISTIVIDADE ELÉTRICA ......................................................................... 73

6.3 ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE ............................................................... 78

6.4 PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO ...................................................... 81

6.5 CORRELAÇÃO RESISTIVIDADE ELÉTRICA X COMPRESSÃO AXIAL ...... 82

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................. ...................................................... 84

7.1 CONCLUSÕES .............................................................................................. 84

7.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................. 85

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................ ............................................... 86

14

1 INTRODUÇÃO

O presente trabalho se relaciona com a durabilidade das estruturas de

concreto, uma vez que a carbonatação é amplamente verificada em ambientes

urbanos. Sabe-se que o processo de deterioração pode ser verificado, dentre outras

formas, através da redução da alcalinidade, lixiviação dos álcalis e/ou presença de

íons cloreto no concreto. Ademais, a propriedade resistividade elétrica contribui

primordialmente para a quantificação da durabilidade do concreto no que tange à

penetração de agentes agressivos, danosos às estruturas, principalmente as de

concreto armado.

1.1 JUSTIFICATIVA

As estruturas de concreto são expostas a condições ambientais que os

alteram e, com o passar do tempo, podem comprometer sua funcionalidade e

estabilidade. O concreto protege o aço, funcionando como barreira física e química.

Contudo, esta proteção não é eternamente durável. Mesmo o concreto com barreira

suficientemente espessa e com baixa permeabilidade está sujeito à exposição a

agentes agressivos contidas no ambiente em que a estrutura está disposta.

(SANTOS, 2006)

Sabendo-se que é necessário garantir o desempenho e durabilidade às

estruturas de concreto, os estudos de durabilidade se fazem salutares quanto à

quantificação da proteção do aço; este que é elemento principal no que diz respeito

à vida útil das estruturas. Além de reduzir retrabalhos e evitar gastos com reparos de

corrosão na indústria da construção civil, conhecer as propriedades do concreto que

se relacionam com sua durabilidade é uma contribuição sustentável, pois é evitado o

superdimensionamento. (REAL, 2015)

Os gastos com manutenções e reparos se mostram maiores com o passar

do tempo da sua construção. Sendo assim, caso a vida útil seja planejada desde o

projeto, estes gastos podem ser atenuados.

15

1.2 HIPÓTESE

A hipótese primordial deste trabalho é que a colmatação dos poros devido à

carbonatação seja suficientemente significativa para que a resistividade elétrica

superficial dos corpos de prova com relação àgua/cimento de 0,6 supere os de

relação 0,4, analisando as amostras após a submissão à câmara de carbonatação

acelerada. Esta hipótese foi levantada, pois Medeiros-Junior (2014) observou a

variação da resistividade elétrica em função da quantidade de dias em que as

amostras estavam em ambiente laboratorial, sendo então suposta a hipótese de que

a carbonatação tenha influenciado na análise de seus resultados.

1.3 OBJETIVO

O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência da carbonatação na

resistividade elétrica superficial do concreto, variando a relação água/cimento. Como

complementação do estudo, será avaliada a absorção capilar.

16

2 DURABILIDADE DO CONCRETO

Devido à evolução do conhecimento dos mecanismos de deterioração das

estruturas, ocorrida nos últimos anos, a normalização avança na direção de

concretos adequados à durabilidade, sendo esse o foco principal das exigências da

NBR 6118/2014 e NBR 15.575/2014.

As estruturas em concreto armado devem ser projetadas visando

proporcionar segurança e estabilidade durante o seu período de vida útil,

respeitando-se as condições estabelecidas no projeto e as oferecidas pelo ambiente

ao qual foram construídas. (NBR 6118/ABNT, 2014)

Helene (2001) propôs que a durabilidade do concreto é determinada por

quatro fatores, identificados como a regra dos 4C:

• Composição ou traço do concreto;

• Compactação ou adensamento efetivo do concreto na estrutura;

• Cura efetiva do concreto na estrutura;

• Cobrimento ou espessura do concreto de cobrimento das armaduras.

Tais fatores são retratados através, por exemplo, de adensamentos mal

executados que resultam em altos índices de vazios, cura inadequada responsável

pelo baixo grau de hidratação do cimento, resultando em uma alta permeabilidade,

cobrimentos insuficientes para a criação de uma camada de passivação da

armadura.

O concreto é um material poroso e os fenômenos de deterioração físico-

químicos são normalmente associados à ação da água em movimento e, pode-se

dizer que a grandeza desse ataque é proporcional à permeabilidade do concreto

(sólido), sendo a água o agente de transporte dos íons agressivos, no caso da ação

química. (ABCP, 2010)

Ainda, segundo a ABCP (2010), podem-se subdividir os mecanismos

preponderantes de deterioração relativos ao concreto, e relativos à armadura. A

expansão por ação dos sulfatos, por reação álcalis/agregados reativos e reações

17

deletérias superficiais de agregados refere-se ao primeiro mecanismo de

deterioração, enquanto as despassivações por carbonatação e por elevado teor de

cloretos referem-se ao segundo tipo de mecanismo.

2.1 TECNOLOGIA DO CONCRETO DURÁVEL

Segundo Petronilho (2011), o estudo da durabilidade é baseado no

conhecimento e entendimento dos mecanismos de gases e líquidos agressivos ao

concreto através de poros e fissuras. Tal compreensão permite-nos a associação

dos modelos matemáticos que expressam quantitativamente esses mecanismos e,

assim, avaliar a vida útil de uma estrutura de concreto armado em número de anos e

em função do ambiente em que está inserida.

A durabilidade de uma estrutura de concreto, como anteriormente citado,

depende da deterioração física, química e biológica do concreto e da corrosão da

armadura. Os ácidos, sulfatos e a reação álcali-agregado (RAA) atacam o concreto

de recobrimento, já o dióxido de carbono e os íons cloreto atacam as armaduras por

destruição de sua película passivadora. (PETRONILHO, 2011)

Um dos aspectos primordiais em termos de durabilidade da estrutura de

concreto armado é a qualidade do concreto de recobrimento traduzida por baixa

permeabilidade e suficiente espessura. Atuando como elemento resistente aos

agentes agressivos – sobretudo aos cloretos e dióxido de carbono – como agente

fundamental no prolongamento do período inicial da corrosão, os valores mínimos

de cobrimento são estipulados pela NBR 6118/2014 em conformidade com a classe

de agressividade em que a estrutura está inserida.

Pela corrosão se tratar de um processo eletroquímico, um ânodo, um cátodo

e a água presente atuando como um eletrólito, dando origem à uma pilha ou célula

de corrosão, algumas literaturas internacionais, editadas em países do hemisfério

norte, estabelecem alguns limites para os valores de resistividade elétrica do

concreto, uma vez que, quanto menor o seu valor numérico, mais rapidamente a

corrente elétrica fluirá e maiores serão as chances da ocorrência de corrosão,

implicando em uma futura perda de seção do aço.

18

A Figura 2.1 representa esquematicamente o processo da corrosão, em que

é possível observar a perda de seção transversal da barra de aço, na área anódica.

Esse fato se constitui primordial quanto à análise da vida útil das estruturas, uma vez

que as armaduras possuem seção transversal dimensionada para suportar as

cargas as quais a estrutura está submetida. Uma perda de seção poderá acarretar

danos consideráveis à estrutura, inclusive ao colapso. (METHA e MONTEIRO, 2008)

Figura 2.1 - Ilustração esquemática do processo eletroquímico de corrosão. (METHA e

MONTEIRO, 2008. Adaptado pelos autores)

Figura 2.2 - Produtos da corrosão eletroquímica observados em uma peça de concreto armado.

(METHA e MONTEIRO, 2008)

Ânodo Cátodo

Concreto úmido

como eletrólito

Óxido de ferro /

película de

superfície de

hidróxido no aço

Fluxo de corrente

Processo anódico Processo catódico

19

É possível observar na Figura 2.2 os produtos de uma reação eletroquímica,

comprometendo a funcionalidade plena da peça de concreto armado.

2.2 MECANISMO DE TRANSPORTE DOS FLUIDOS

Permeabilidade do concreto 2.2.1

A principal função da água no concreto é de hidratar o cimento. Porém,

também é o agente que dá plasticidade nas primeiras horas. Dependendo da

quantidade de água empregada (relação água/cimento), do tempo de cura, das

condições ambientais e da espessura de um elemento de concreto, quase toda água

evaporável será perdida, deixando poros vazios ou não saturados. Assim, o concreto

é um material que, por sua própria constituição, é necessariamente poroso, pois não

é possível preencher a totalidade dos vazios do agregado com uma pasta de

cimento. A interconexão entre os vazios (ou poros) no concreto torna-o permeável à

água. Essa é uma das principais propriedades considerando concretos expostos ao

ar, que sofrem os ataques de águas agressivas ou a ação, destruidora dos agentes

atmosféricos. (GOMES, 2015)

Esse fenômeno é regido pela lei de Darcy, sendo o escoamento laminar não

turbulento e permanente (deduzida para um maciço incoerente por Darcy).

eq. (2.1)

Em que:

– Velocidade da circulação da água (m/s)

= H L – gradiente de pressão hidráulica (adimensional)

– Coeficiente de permeabilidade água (m/s)

Permite-se, então, determinar o coeficiente de permeabilidade, sendo o

fluido em estudo a água em regime permanente, o que certamente é uma

abordagem simplificada, pois o gradiente hidráulico não é constante e não é

20

dominada ainda a lei de variação de pressão no interior do concreto (COUTINHO e

GONÇALVES, 1994). Os valores do coeficiente de permeabilidade para o concreto

variam sensivelmente de 10-16 a 10-10 m/s (GEIKER et al, 1995).

Sucção ou Absorção Capilar 2.2.2

Neville (1997) define absorção capilar como um fenômeno que ocorre em

estruturas porosas e consiste na ação de forças de atração dos poros da estrutura

sobre os líquidos que estão em contato com sua superfície.

Genericamente, pode-se afirmar que quanto menor o diâmetro dos capilares,

maiores serão as pressões e, consequentemente, mais rápida a absorção de água

pelo concreto. A água em pequenos capilares, de diâmetro entre 5 nm a 50 nm,

exerce pressão hidrostática e sua remoção tende a induzir uma tensão de

compressão sobre as paredes sólidas do poro capilar, causando também a

contração do sistema. (MEHTA e MONTEIRO, 1994)

Difusão 2.2.3

A difusão é um processo secundário verificado quando se estabiliza o

movimento de absorção d’água. Corresponde à penetração de íons líquidos ou

gases decorrentes de gradientes de concentração, verificando apenas na ausência

de gradientes de pressão hidráulica. (COUTINHO e GONÇALVES, 1994)

Petronilho (2011) comenta que a difusão se trata de um processo mais

intenso que a perda d’água por evaporação, por isso o concreto apresenta, em

geral, mais umidade que o meio ambiente no qual se insere. As substâncias

agressivas que podem ser transportadas através da umidade são:

• Dióxido de carbono (CO2), que provoca a carbonatação do concreto;

• Oxigênio e cloretos, que promovem a corrosão das armaduras;

• Ácidos, que atacam o cimento;

• Sulfatos, que podem reagir expansivamente com o cimento; e

21

• Álcalis, que podem reagir com os agregados também de um modo

expansivo.

O processo destrutivo avança até o comprometimento total da armadura.

Outros mecanismos de penetração de agentes agressivos também são

discutidos na literatura (por exemplo: permeabilidade e migração). Para mais

detalhes a respeito desses mecanismos, se recomenda os estudos dos trabalhos de

Neville (1997) e Metha e Monteiro (2008).

22

3 CARBONATAÇÃO DO CONCRETO

O concreto armado, assim como outras modalidades de estruturas, está

passível a diversas manifestações patológicas que, por sua vez, afetam diretamente

em sua durabilidade. A ocorrência de fenômenos físicos como fissuras e flechas

excessivas, bem como de fenômenos químicos como eflorescências e redução de

pH, são alguns dos produtos de tais manifestações. (HELENE, 2007)

Uma das manifestações mais correntes na deterioração de estruturas em

concreto armado é a carbonatação. O fenômeno da carbonatação consiste em um

processo físico-químico de neutralização intersticial do concreto, saturada de

hidróxido de cálcio e demais álcalis. (FIGUEIREDO, 2005)

A despassivação da armadura presente no concreto pode ocorrer pela

presença de íons cloreto ou pela redução da alcalinidade do concreto causado pela

carbonatação. Enquanto a corrosão induzida pela presença de cloretos é mais

perniciosa e demanda custos maiores para seu reparo, a corrosão causada pelo

fenômeno de carbonatação se demonstra mais abrangente, ou seja, pode vir a

afetar uma gama maior de estruturas. Ambos mecanismos de despassivação da

armadura podem resultar em redução significativa da capacidade de carga das

estruturas pela redução de sua seção transversal, causando danos significativos no

concreto, como a sua fissuração. (ZHOU, 2014)

Segundo Figueiredo (2005), o processo recebe o nome de carbonatação

pela maior incidência do gás carbônico (CO2) nas reações com os compostos

hidratados do cimento, porém, o dióxido de enxofre (SO2) e o gás sulfídrico (H2S)

são constituintes da atmosfera que também podem produzir reações de

neutralização do concreto. A carbonatação vem a reduzir o valor da alcalinidade

inicial do concreto, com pH aproximadamente treze, progressivamente para pH na

ordem de nove. A Figura 3.1 denota simplificadamente as reações que provocam a

carbonatação.

23

H2O – (na presença de água)

CO2 +

NaOH Na2CO3

+ H2O KOH K2CO3

Ca(OH)2 CaCO3

Figura 3.1 - Esquema simplificado das reações de carbonatação no concreto.

(HELENE, 1986)

O processo reativo inicia-se através da difusão do gás carbônico, o qual está

presente na atmosfera terrestre, na fase aquosa dos vazios do concreto e,

sequencialmente as reações químicas apresentadas na Figura 3.1. Corsini (2013)

ilustrou esquematicamente o processo de carbonatação conforme Figura 3.2.

Figura 3.2 - Esquema simplificado de corrosão por carbonatação. (CORSINI, 2013)

3.1 DETERMINAÇÃO DA CARBONATAÇÃO

Métodos de ensaio e modelos de previsão 3.1.1

Indicadores Químicos

Por se tratar de um processo cuja tendência é a redução do pH do concreto,

é de grande recorrência a utilização de soluções à base de indicadores químicos

24

para a determinação do avanço da frente carbonatada. Tais soluções apresentam

alterações de cor para determinados valores (faixas) de pH, possibilitando então a

visualização e medição da camada carbonatada. (MEDEIROS et al., 2014)

Pode-se afirmar que o indicador mais utilizado no ramo científico é a

fenolftaleína que, quando aspergida sobre ambiente básico, apresenta viragem de

cor para tons rosados, conforme apresentado na Figura 3.3. Deve-se salientar,

porém, que o método representa uma medição do tipo indireta, ou seja, a região

com coloração não indica ausência de carbonatação, mas sim pH superior à 9,0.

(BARIN, 2008)

A timolftaleína é outro indicador químico passível de utilização,

diferenciando-se apenas pela coloração (tons de azul) para valores de pH superiores

à 10,0, permanecendo incolor para valores inferiores. (MEDEIROS et al., 2014)

Figura 3.3 - Ilustração de viragem de cor utilizando solução de fenolftaleína.

(FERREIRA, 2013)

Termogravimetria

Termogravimetria ou análise termogravimétrica é uma técnica na qual é

monitorada a variação da massa de uma amostra em função da temperatura ou do

25

tempo em um ambiente controlado de temperatura e pressão atmosférica. Baseia-se

na análise de perdas ou agregação de massa à amostra em diferentes

temperaturas, podendo então se determinar a presença de elementos como o

carbonato de cálcio. (PERKINELMER, 2010)

Difração de raios X

Nos dias atuais os raios X, de comprimento de onda bem definidos, são

utilizados para análise de formações cristalinas de diferentes tipos de materiais.

Quando há a difração do feixe em um cristal conhecido, as medidas dos ângulos

emergentes elucidam a distância entre os átomos no cristal e, consecutivamente a

sua estrutura cristalina. (HALLIDAY, 1991)

Modelos de previsão

Estudos realizados por Tuutti (1982), Sentler (1984) e Papadakis et al.

(1989) permitiram que o avanço da frente de carbonatação fosse modelada

matematicamente com análises do tempo de despassivação e consequente início da

corrosão das armaduras. Vale ressaltar, porém, que cada autor propôs um modelo

de análise, em que a consideração de uma maior quantidade de parâmetros tornaria

o modelo mais completo. (MEDEIROS et al., 2014)

3.2 ELEMENTOS INTEGRANTES NO PROCESSO DE CARBONATAÇ ÃO

Figueiredo (2005) afirma que são inúmeros os fatores intervenientes na

propagação da carbonatação do concreto, bem como de complexidade diversas as

relações dos mesmos entre cada integrante nessa composição. A seguir estarão

representados os seus principais e suas respectivas participações no fenômeno da

carbonatação. Não se pode deixar de ressaltar, porém, que possa haver distintos

fatores a par dos aqui apresentados, visando, entretanto, a exposição daqueles que

terão grau de relevância alto para o trabalho em questão.

26

a) Relação água/cimento

Segundo Nunes (1998), a relação água/cimento, como o próprio nome

retrata, representa, numericamente, a quantidade de água da mistura medida em

relação à massa de cimento utilizada, gerando então algumas influências diretas nas

propriedades do concreto, são elas:

• Fluidez;

• Porosidade;

• Permeabilidade;

• Resistência mecânica;

• Durabilidade.

É racional afirmar que o valor da relação água/cimento é de

proporcionalidade direta com relação aos itens de trabalhabilidade, porosidade e

permeabilidade, sendo indireta para aos itens de resistência mecânica e

durabilidade. Pode-se dizer então que quanto maior for o valor da relação

água/cimento, maior será a porosidade do concreto e, consequentemente, menor

será a sua durabilidade, colaborando para com uma maior intensidade na

propagação da carbonatação em seu interior. (MEHTA e MONTEIRO, 2008)

Uomoto e Takada (1993), verificando a influência do teor de CO2 no avanço

da frente de carbonatação, submeteram espécimes de concreto de relações

água/cimento (a/c) distintas (0,50, 0,60 e 0,70). Esses resultados são observados na

Figura 3.4.

Figura 3.4 - Influência da relação água/cimento no coeficiente de carbonatação do concreto:

(a) 5 dias de cura; (b) sem cura. (UOMOTO e TAKADA, 1993)

27

b) Tipos de cimento

Tratando das relações do cimento com o processo de carbonatação,

HELENE (1993) relatou que as adições ativas do Cimento Portland, como a

pozolana (CP IV) e escória de alto forno (CP III), melhoram de fato grande parte de

suas propriedades, porém, aceleram o processo de carbonatação.

Fato esse pode ser analisado pela reserva alcalina natural do cimento

Portland, ou seja, conforme se aumentam as quantidades de adições ativas ao

clínquer, a solução intersticial do concreto preparado em tais condições apresentará

menores quantias de elementos básicos como o hidróxido de cálcio, por exemplo.

Desta forma, o dióxido de carbono penetrará com maior velocidade, tendo em vista a

redução precoce do pH do concreto e precipitando sais mais rapidamente.

(HELENE, 1993)

Ainda com relação ao efeito do tipo de cimento na profundidade de

carbonatação do concreto, Isaia (1999) relata que concretos produzidos com

cimentos com adições pozolânicas, apesar de estas propiciarem o refinamento dos

poros e dos grãos, aumentando a sinuosidade dos capilares e diminuindo a

permeabilidade, apresentam profundidades de carbonatação superiores às obtidas

em concretos de cimento Portland comum, sobretudo para concreto com relação

água/aglomerante superior a 0,50 (KULAKOWSKI, 2002). Isso ocorre, pois

prepondera o efeito da diminuição do teor de produtos carbonatáveis, devido à

redução do teor de álcalis quando a adição reage com o Ca(OH)2 pela reação

pozolânica. Isso resulta em frentes de carbonatação mais velozes para os concretos

com adições.

c) Temperatura

A respeito da temperatura relacionada à velocidade das reações, pode-se

afirmar, qualitativamente, que muitas reações químicas acontecem mais

rapidamente quando a temperatura é aumentada. (ATKINS, 2002)

Por sua vez, ARRHENIUS, ao final do século XIX, constatou o efeito

quantitativo da temperatura em uma velocidade de reação, afirmando a obtenção de

uma linha reta, decrescente, na plotagem de um gráfico definido pela constante de

28

velocidade versus o inverso da temperatura absoluta, ou seja, comprovou por meios

matemáticos que a temperatura é diretamente proporcional a velocidade de reação.

Há de se citar, porém, no que se refere à temperatura, Papadakis et al.

(1991) relatam que entre 20 °C e 40 °C a temperatura praticamente não influencia

na carbonatação do concreto, pois nestes níveis o processo ainda é controlado pela

difusão. Neville (1997) cita que pequenas variações na temperatura pouco afetam a

carbonatação. Já para Kazmierczak (1995), a velocidade de carbonatação é afetada

pelas variações de temperatura, pois esta influencia na existência de vapor d’água

ou na saturação dos poros capilares, a qual também aumenta a velocidade de

difusão.

Apesar da pequena influência da temperatura na velocidade de

carbonatação no período de iniciação, para o período de propagação esta é de

fundamental importância, pois tem influência direta na taxa de corrosão da

armadura, não devendo ser desconsiderada nos modelos que objetivam prever esta

etapa do processo de degradação. Rostam (2005) expõe que o nível de temperatura

é decisivo na taxa corrosão, pois as reações químicas e eletroquímicas são

aceleradas com seu incremento.

d) Concentração de CO 2

A concentração de CO2 pelo qual a estrutura está submetida é um fator de

grande relevância para o avanço da frente carbonatada. Sob temperatura e umidade

controlada e diferentes percentuais de concentração do gás carbônico, constata-se

um aumento na velocidade de carbonatação para maiores concentrações de CO2

(UOMOTO e TAKADA, 1993).

Kubuko e Nagataki, no ano de 1989, constataram que para relações

água/cimento inferiores à 0,50 e condições naturais de exposição da estrutura ao

dióxido de carbono (0,03% a 1%), o tempo demandado para determinar a velocidade

de carbonatação pode levar até vinte anos.

Com o avanço dos estudos científico-tecnológicos, buscando a redução do

tempo acima apresentado, inúmeras pesquisas são desenvolvidas com teores

elevados de concentração de CO2 (de 1% a 100%), acelerando então a obtenção

dos resultados. Vale ressaltar, entretanto, que os resultados obtidos nos ensaios

29

acelerados em meio laboratorial não ocorrerem na prática, ou seja, em situações

reais de degradação, em que as variáveis são totalmente aleatórias. Porém, pela

evolução natural tecnológica dos materiais de construção, é exigido cada vez mais o

melhor entendimento do material em períodos cada vez mais curtos de tempo,

validando de forma positiva a utilização do ensaio de carbonatação acelerada.

(PAULETTI, 2006)

A Figura 3.5 ilustra a influência do teor de CO2 no coeficiente de

carbonatação do concreto, resultados então gerados por Rougeau (1997) e Hyvert

(2009), onde é notória a observação no coeficiente de carbonatação quando há um

incremento de aproximadamente 20% no teor de CO2.

Figura 3.5 - Influência do teor de CO2 no coeficiente de carbonatação do concreto.

(POSSAN, 2010)

Rougeau (1997)

Possan (2010)

30

e) Umidade relativa do ar

De acordo com HELENE (1993), os concretos umedecem muito mais

rapidamente que secam por perda de água evaporada em períodos de seca, sendo

então um fator relevante para o processo de carbonatação. A difusão do gás

carbônico varia significantemente quando o meio difusor é a água ou o ar,

resultando então na influência direta do teor de umidade do concreto nas taxas de

carbonatação que, por sua vez, depende da umidade relativa do ambiente no qual

está submetida à estrutura.

Umidades relativas variando de 60% a 85% indicam um maior grau de

carbonatação, tendo em vista a falta de água para reação para umidades abaixo de

50% e pelo processo ser muito lento para umidades acima de 95% (GOMES, 2006).

Papadakis et al. (1989 apud POSSAN, 2010) descrevem que com o

aumento da umidade relativa há uma redução no coeficiente de difusão de CO2, o

que explica a redução da profundidade carbonatada para umidades relativas

elevadas. Parrot (1987 apud POSSAN, 2010) e Ceukelaire e Nieuwenburg (1993

apud POSSAN, 2010) constatam que a taxa de carbonatação máxima é observada

em umidades relativas medianas, em torno de 60% e 50%, respectivamente (ver

Figura 3.6).

Figura 3.6 - Influência da umidade relativa no (a) grau de carbonatação (Parrot, 1987 apud POSSAN, 2010) e

(b) na profundidade de carbonatação. (CEUKELAIRE e NIEUWENBURG, 1993 apud POSSAN, 2010)

31

f) Produção e aplicação do concreto

O processo executivo pelo qual o concreto é produzido influenciará na

qualidade do produto final da estrutura, principalmente quanto à sua permeabilidade,

tendo em vista um aumento no valor quando o mesmo não é corretamente

adensado e posteriormente curado, alterando então a velocidade de avanço da

frente carbonatada. (BRANDÃO, 1998)

A carbonatação é um fenômeno direto e dependente da cura do concreto,

pois ela afeta majoritariamente as condições de hidratação da camada de

cobrimento dos elementos da estrutura. (HELENE, 1993)

g) Idade do concreto

Inicialmente, nas primeiras idades do concreto, a profundidade da camada

de concreto carbonatada tende a aumentar com grande rapidez, prosseguindo mais

lentamente e tendendo a uma profundidade máxima (HELENE, 1996).

Devido ao microclima formado no interior do concreto, pode-se afirmar que a

relação da umidade relativa do ar, apresentada no item e), com a profundidade de

carbonatação em função do tempo é de extrema complexidade (FIGUEIREDO,

1993), exigindo então estudos mais aprofundados sobre o tema.

32

Não obstante, pode-se estimar com o auxílio de um monógrafo, proposto por

SILVA (1995), exposto na Figura 3.7.

Figura 3.7 - Monógrafo para estimativas de profundidade carbonatada face à idade do

concreto. (SILVA, 1995)

Para a utilização deste monógrafo, é necessário entrar com o valor “Idade do

concreto (anos)”, no quarto quadrante. Em seguida, a leitura é feita no primeiro

quadrante, com a relação água/cimento, e com este ponto, é rebatido ao segundo

quadrante na linha específica do cimento. Finalmente, o ambiente é selecionado,

rebatendo esta linha no valor “Profundidade de Carbonatação (mm)”, sendo possível

a estimativa do mesmo.

33

4 RESISTIVIDADE ELÉTRICA

É possível afirmar que a resistividade elétrica (ρ), medida em Ohm x metro

(Ω.m), é a propriedade física do concreto que indica a sua resistência à passagem

de corrente elétrica, sendo assim, o inverso da condutividade. Desta forma, mede-se

a resistência ao fluxo de corrente elétrica no material, que é influenciada

primordialmente pela natureza iônica da solução nos poros e pela quantidade de

água no interior do concreto. Esta propriedade indica a capacidade de cargas

elétricas serem carreadas dentro da solução de concreto. (Zaccardi et al, 2009)

A resistividade do concreto é uma propriedade extremamente sensível,

muitos são os fatores que a influenciam. Os mais importantes são aqueles que estão

diretamente ligados à sua composição, como a relação água/aglomerante, consumo

de cimento utilizado, tipo de cimento, tipo de agregado, adições e aditivos utilizados.

Estes fatores influenciam o tamanho e distribuição dos poros, teor de umidade,

reserva alcalina, sensibilidade à cura e outros aspectos. (HOPPE, 2005)

O fator de maior importância da resistividade elétrica do concreto é de que

esta propriedade, associada ao acesso de oxigênio, indica o processo eletroquímico,

gerado pelo fenômeno da corrosão das armaduras imersas no concreto. Desta

forma, a resistividade elétrica está relacionada aos principais estágios da vida útil de

uma estrutura, no que tange à iniciação e propagação da corrosão de armaduras.

Pode-se afirmar que existe uma relação entre a resistividade do concreto e a

velocidade de corrosão do aço após a sua despassivação. Diversos fatores

relacionados às propriedades do concreto devem ser criteriosamente avaliados pois

afetam as medidas de resistividade elétrica, em especial a resistividade elétrica

superficial. (LENCIONI e LIMA, 2010)

4.1 MÉTODOS DE QUANTIFICAÇÃO

É possível mensurar a resistividade elétrica a partir de ensaios não

destrutivos e de custos relativamente baixos. Estes métodos vêm sendo utilizados

para avaliar a entrada de íons no concreto, uma vez que a resistividade elétrica está

34

intimamente ligada com a microestrutura do concreto. (MEDEIROS-JUNIOR e LIMA,

2016)

Segundo Lencioni (2011), para efeitos de cálculos, sabe-se que a

resistividade está diretamente ligada à resistência da passagem de corrente elétrica

pelo material, como é verificado na Equação 4.1.

eq. (4.1)

A saber: R = Resistência elétrica do material

L = Comprimento do material condutor

A = Área da seção do material condutor

Da lei de Ohm, sabe-se que a tensão ou diferença de potencial (V) é

proporcional à corrente que o atravessa, como está demonstrado na Equação 4.2.

eq. (4.2)

A saber: I = Corrente elétrica

Portanto, a resistência elétrica é calculada conforme a Equação 4.3.

eq. (4.3)

De acordo com o parâmetro da resistência obtido, o material será

classificado como condutores, semicondutores e isolantes. Conforme Lencioni e

Lima (2010), o concreto quando saturado em água comporta-se como um

semicondutor.

A resistividade elétrica pode ser medida através de diferentes métodos,

dentre os quais os principais a serem citados são: método do eletrodo externo,

método dos dois pontos, método direto, método da resistividade volumétrica ou três

eletrodos e o método dos quatro pontos ou método de Wenner. O método dos

35

quatro pontos será utilizado para a quantificação da resistividade elétrica no

presente trabalho, por se tratar do método mais utilizado na literatura para estudos

em amostras de concreto.

Método do Eletrodo Externo

Consiste em um eletrodo metálico em forma de disco, colocado sobre a face

do concreto e conectado à armadura, que atua como um contra eletrodo. A

resistência elétrica é medida entre o disco e a barra de aço. O método está

esquematizado na Figura 4.1.

Figura 4.1 - Método do eletrodo externo. (LENCIONI, 2011)

Método dos Dois Pontos

Aplica-se uma corrente alternada entre dois eletrodos de contato

empregados na superfície do concreto, e então, mede-se o potencial entre os

eletrodos, segundo Lencioni (2011). Este método evita com que se tenha um contato

elétrico na armadura, como é o caso do método do eletrodo externo. O esquema do

ensaio é apresentado na Figura 4.2.

36

Figura 4.2 - Método dos dois pontos. (LENCIONI, 2011)

Método Direto

Consiste na determinação por meio da aplicação de um campo elétrico

uniforme em eletrodos de contato posicionados nas faces paralelas dos corpos de

prova, em condição saturada. Segundo Lencioni (2011) são utilizados duas chapas

de metal condutivo como eletrodos dispostos nas faces paralelas. São posicionadas

duas esponjas finas umedecidas em água potável entre as chapas e as faces do

concreto. É utilizado um peso para pressionar o eletrodo superior, a ser visto na

Figura 4.3.

37

Figura 4.3 - Método direto. (LENCIONI, 2011)

Método dos Três Pontos

Os corpos de prova devem ser cilíndricos e não poderão conter corpos

metálicos. São empregados neste método, um voltímetro, um miliamperímetro, uma

fonte de alimentação de corrente contínua e três eletrodos de Mercúrio metálico

líquido e então uma tensão contínua é aplicada durante dez minutos. (LENCIONI,

2011). O método é esquematicamente apresentado na Figura 4.4.

Figura 4.4 - Método dos três pontos. (LENCIONI, 2011)

38

Método de Wenner ou dos Quatro Pontos

Este ensaio foi originalmente empregado na determinação da resistividade

elétrica dos solos e é descrito na ASTM G57 - Standard Method for Field

Measurement of Soil Resistivity Using the Wenner Four-Electrode Method. Para a

sua aplicação em concreto, esse teste apresenta adaptações por meio de

equipamentos comerciais. Como principal vantagem, o ensaio apresenta a

possibilidade do uso in situ e o fato de ser totalmente não destrutivo, uma vez que

tais equipamentos fornecem as medidas desejadas apenas ao encostar na face do

concreto. (LENCIONI e LIMA, 2010)

Segundo Moreno e Wu (2013), o método consiste em quatro eletrodos

equidistantes, em que as pontas são colocadas em contato com a superfície de

concreto. Uma corrente é enviada através dos dois eletrodos externos. O ensaio é

representado esquematicamente na Figura 4.5, em que AC = Amperímetro, V =

Voltímetro e a = Espaçamento entre os eletrodos.

Figura 4.5 - Método de Wenner. (MORENO e WU, 2013. Adaptado pelos autores)

Após medir as tensões através dos eletrodos internos, a resistividade é

calculada através da Lei de Ohm, conforme a Equação 4.4.

Linhas equipotenciais

Fluxo de corrente

39

eq. (4.4)

A saber: = Resistividade elétrica

= Espaçamento entre eletrodos

= Potencial medido entre as sondas internas

= Corrente aplicada através dos eletrodos exteriores

Em relação à quantificação por meio da resistividade elétrica volumétrica, o

método de Wenner apresenta vantagens. O método da resistividade volumétrica

necessita de aparelhagem de laboratório, enquanto o método de resistividade

superficial pode ser executado tanto em laboratório quanto in situ. Ademais, o

método da resistividade volumétrica faz uso de Mercúrio e este vem tendo seu uso

banido devido à alta toxidade e risco de contaminação ambiental.

A utilização do método de Wenner apresenta um processo de execução mais

simplificado, além de ser um método não destrutivo e necessitar de poucos

equipamentos para obter resultados satisfatórios. (LENCIONI, 2011)

Segundo Santos (2006), são diversos os fatores que interferem na

resistividade elétrica, pois é sensível às características microestruturais da matriz de

concreto. Fatores relacionados à característica da composição do concreto, como

sua estrutura de poros e concentração de água livre nos poros, e às características

ambientais às quais o concreto está submetido. A seguir são discutidos alguns

fatores que influenciam na resistividade elétrica do concreto.

4.2 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESISTIVIDADE ELÉTRI CA

Segundo Lencioni (2011), o resultado da resistividade elétrica superficial,

avaliado pelo método dos quatro pontos, pode ser influenciado por alguns fatores,

como a relação água/cimento, agregados utilizados, temperatura e umidade, dentre

outros que serão discutidos ao longo deste trabalho.

40

a) Relação água/cimento e porosidade

A relação água/cimento está intimamente ligada com a estrutura porosa da

pasta de cimento, especialmente no volume total de poros e na quantidade de poros

de maior diâmetro, assim como também está ligada à umidade do concreto.

(SANTOS 2006)

Segundo Mehta e Monteiro (2008), a resistência do concreto e a porosidade

são inversamente proporcionais, em face à variação da porcentagem da porosidade

capilar, conforme a Figura 4.6.

Figura 4.6 - Relação entre a porosidade capilar e a resistência à compressão. (MEHTA e

MONTEIRO, 2008. Adaptado pelos autores)

Além de afetar no que diz respeito à resistência à compressão do concreto,

a porosidade tem relação direta com o comportamento da peça em relação ao meio

em que ela está exposta. Agentes agressivos penetram no concreto através da rede

de poros e, através das reações químicas que ocorrem com o concreto, acabam por

afetar as propriedades do material e reduzem a vida útil da estrutura. As

propriedades do concreto possuem estreita relação com a estrutura porosa bem

como a conectividade dos mesmos. (MEDEIROS-JUNIOR e LIMA, 2016)

Porosidade capilar, %

Ten

são

de c

ompr

essã

o, M

Pa

41

Segundo Santos (2006), quanto maior é a relação água/cimento, maior é o

volume de poros e maior a probabilidade de existirem grandes poros conectados,

portanto menor será a resistividade elétrica.

Sabendo-se que a porosidade e a relação água/cimento estão intimamente

ligadas e são diretamente proporcionais, é possível verificar na bibliografia a

variação da resistividade elétrica em função da variação deste parâmetro. Segundo

Hoppe (2005), a resistividade diminui rapidamente com o aumento da relação

água/cimento; este fato se dá, principalmente, a maior disponibilidade de eletrólito e

de porosidade. A concentração de íons na água livre nos poros, sendo o principal

condutor de eletricidade no concreto, está diretamente ligada à quantidade de água

empregada na mistura.

Foi observado, também, por Medeiros-Junior et al (2014) que a resistividade

elétrica superficial, comparando o mesmo tipo de cimento e na mesma idade de

amostra, decresce à medida que a relação água/cimento aumenta, o que demonstra

a Figura 4.7. O mesmo estudo sugere que esta relação se dá pelo fato da solução

de poro na estrutura interna do concreto funcionar como um condutor. Portanto,

quanto maior a quantidade de água nas amostras juntamente com a maior

permeabilidade do meio, ambas provenientes da maior relação água/cimento, tem-

se uma maior condutividade no interior do concreto, resultando em menores valores

de resistividade elétrica superficial.

Figura 4.7 - Resistividade elétrica e relação água/cimento para o CP III – RS 40.

(MEDEIROS-JUNIOR et al., 2014)

42

b) Corrosão das Armaduras

A resistividade elétrica do concreto, associada com o acesso de oxigênio à

armadura, compõe os dois elementos principais que controlam o processo

eletroquímico, gerando o fenômeno de corrosão. Então, a velocidade de corrosão do

aço depende da resistividade elétrica ou da condutividade elétrica do eletrólito (fase

líquida do concreto). (CASCUDO 1997)

Com a penetração de agentes agressivos, é possível verificar que o concreto

estará suscetível à corrosão, que é uma das manifestações patológicas mais

observadas em estruturas de concreto armado e, por conseguinte, se faz necessário

o estudo criterioso dos fatores que a envolve. Segundo Medeiros-Junior e Lima

(2016), uma vez que a corrosão das armaduras é um processo eletroquímico, é

possível afirmar que a análise da resistividade elétrica também será parâmetro para

avaliar o potencial de corrosão a que a estrutura está submetida.

Ademais, íons provenientes da reação da corrosão são carreados no interior

da peça, neste sentido a resistividade elétrica também se mostra uma característica

envolvida quanto à análise do processo.

A RILEM estabelece valores de base para a determinação do risco de

corrosão diante da resistividade elétrica, para concretos comuns e a temperatura de

20ºC, como podem ser observados na Tabela 4.1.

Resistividade elétrica do concreto Risco de corrosão da armadura > 100 kΩ.cm Desprezível

50 a 100 kΩ.cm Baixo 10 a 50 kΩ.cm Moderado

< 10 kΩ.cm Alto Tabela 4.1 – Valores para risco de corrosão de concretos comuns. (RILEM, 2000.

Adaptado pelos autores)

É possível observar, portanto, que com a resistividade elétrica mais elevada,

as armaduras presentes no concreto estão mais protegidas, menos suscetíveis à

ação de íons agressivos que levam a oxidação do aço.

43

c) Tipo de Cimento

É observado comumente o uso de diferentes tipos de cimento, com diversas

adições, tais como escória de alto forno, cinzas volantes, entre outros. Frente a este

fato, o estudo de resistividade elétrica para cada tipo de cimento se faz necessário.

(MEDEIROS-JUNIOR e LIMA, 2016)

Devido à inclusão de adições minerais na própria fabricação, os cimentos

apresentam composições químicas e físicas distintas entre si, resultando em

diferentes propriedades do concreto, inclusive com alterações na resistência

mecânica. Medeiros-Junior et al. (2014) discutem que é de se esperar, também, que

cimentos com adições diferentes em sua composição influenciem nas medidas de

resistividade elétrica superficial. Esses mesmos autores realizaram um estudo

envolvendo os cimentos CP II-F, CP III RS, CP IV, CP V ARI. Além de observarem

que a RES cresce com a diminuição da relação água/cimento para o mesmo tipo de

cimento, foi percebido que para os concretos com cimento CP III 40 RS, os valores

de resistividade elétrica foram superiores as outras amostras, o que demonstra a

Figura 4.7. já apresentada. Este resultado pode ser justificado pelo alto teor de

escória de alto forno presente em sua composição, que é cerca de 60 a 70%. Esta

adição contribui para o refinamento dos poros na microestrutura do concreto, o que

diminui a condutividade das amostras, e consequentemente aumenta a RES.

Ademais, as amostras que obtiveram a segunda maior resistividade elétrica foram as

que possuíam cimento CP IV 32, fato que pode ser justificado pela quantidade de

adições pozolânicas, cerca de 15 a 50%. Já as outras amostras de concreto com

cimento CP II-F 32 e CP V ARI resultaram valores de RES inferiores, como

demonstram as Figuras 4.9 e 4.10, respectivamente.

44

Figura 4.8 - Resistividade elétrica superficial para amostras com cimento CP IV 32.

(MEDEIROS-JUNIOR et al., 2014)

Figura 4.9 - Resistividade elétrica superficial para amostras com cimento CP II-F 32.

(MEDEIROS-JUNIOR et al., 2014)

45

Figura 4.10 - Resistividade elétrica superficial para amostras com cimento CP V ARI.

(MEDEIROS-JUNIOR et al., 2014)

d) Temperatura

Segundo Hoppe (2005), a temperatura tem relação direta com a

resistividade elétrica, pois influencia a condutividade elétrica da solução aquosa dos

poros. Uma vez que a temperatura aumenta, a viscosidade do eletrólito diminui,

tornando o meio mais condutivo eletricamente, diminuindo, assim a resistividade

elétrica.

Hope et al. (1985) realizaram testes para diferentes relações água/cimento,

variando a temperatura e mantendo a umidade relativa constante em 75%. Pela

análise da Figura 4.11, é possível verificar que a resistividade elétrica diminui com o

aumento da temperatura, para uma mesma relação água/cimento.

46

Figura 4.11 - Efeito da temperatura na análise da resistividade elétrica. (HOPE et al. 1985)

e) Umidade Relativa

O grau de saturação na rede de poros do concreto varia conforme as

condições atmosféricas do ambiente em que o concreto está exposto. Em relação à

resistividade elétrica, sabe-se que o fluxo da corrente através do concreto se dá

predominantemente pela água contida nos poros e, quanto maior o grau de

saturação dos poros, menor será a resistividade elétrica. (SANTOS, 2006)

Polder (2001) apresentou resultados que relacionam umidade relativa e

resistividade elétrica. Os concretos convencionais, em condição saturada,

apresentaram resistividade elétrica entre 50 e 200 Ω.m, enquanto os concretos

expostos a um ambiente com umidade relativa de 80% apresentaram resistividade

elétrica entre 100 e 400 Ω.m.

Segundo Whiting e Nagi (2003), apesar da pasta conter quantidades

significativas de água em seu interior, quando a umidade relativa for de 40% a água

é essencialmente não condutora, pois as forças de superfície imobilizam os íons

dissolvidos na água do poro.

GJøRV et al. (1977 apud HOPPE, 2005) realizaram um estudo que concluiu

que no teor de umidade de 40%, os valores de resistividade elétrica variaram de 100

a 7000 kΩ.cm, para diferentes relações água/cimento. Ademais foi observado que

V

47

com o concreto saturado, a resistividade elétrica aumentou em aproximadamente

1,6 vezes, com a redução da relação água/cimento de 0,70 para 0,42, enquanto que

com a umidade de 60%, a resistividade elétrica aumentou 7 vezes, com a redução

da relação água/cimento de 0,70 para 0,42. Portanto, pode-se observar que o efeito

do teor da saturação se mostrou mais significativo do que a relação água/cimento

para o estudo da resistividade elétrica. Este resultado está exposto na Figura 4.12.

Figura 4.12 - Efeito do teor de umidade na resistividade elétrica superficial do concreto.

(GJøRV, 1977 apud HOPPE, 2005)

48

f) Carbonatação

A carbonatação é a reação do dióxido de carbono (CO2), presente no ar,

com a pasta de cimento hidratada, na presença de umidade, reagindo mais

rapidamente com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) formando o carbonato de cálcio

(CaCO3). O carbonato de cálcio (CaCO3) ocupa um volume maior que o hidróxido de

cálcio (Ca(OH)2) o qual ele substitui. Portanto, a porosidade do concreto

carbonatado é menor. Ademais, a água liberada na carbonatação do hidróxido de

cálcio (Ca(OH)2) pode contribuir para a hidratação do cimento ainda não hidratado,

resultando em uma dureza superficial maior, menor permeabilidade superficial,

menor movimentação de umidade, o que aumenta a resistência às formas de ataque

que são controladas pela permeabilidade do concreto. (NEVILLE, 1997)

Com a redução da porosidade, obtêm-se o aumento da resistividade elétrica,

como foi demonstrado por Brameshuber e Raupach (2003), que o carbonato de

cálcio (CaCO3) ocupa 11% a mais de volume que o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e

isso resulta em uma diminuição de até 20% na porosidade.

O efeito da carbonatação foi estudado por Chi et al. (2002), com relações

água/cimento de 0,48 e 0,58 (para concretos com 100% de cimento Portland) e para

concretos com adição de escória de alto forno com teores de 24% e 60% com

relações água/cimento de 0,36 e 0,40, sendo todos submetidos ao ensaio acelerado

de carbonatação. Foi observado o incremento de resistividade elétrica quando os

concretos sofreram carbonatação ao longo do tempo, o que está demonstrado na

Figura 4.13. Este fato pode ser justificado pelo aumento do volume de sólidos

proporcionado pela reação da carbonatação.

49

Figura 4.13 - Efeito da carbonatação na análise da resistividade elétrica. (CHI et al., 2002)

g) Agregados

Quando se emprega o método dos quatro pontos de Wenner assume-se que

o material seja homogêneo, entretanto, a resistividade elétrica dos agregados é

maior do que a resistividade da pasta de cimento. Mesmo que a resistividade elétrica

do concreto dependa da resistividade da pasta, alterando o tipo de agregado

utilizado é possível que se obtenha uma maior resistividade elétrica do concreto.

(HOPPE, 2005)

Segundo Princigallo et al. (2003), ao aumentar o teor de agregados, a

condutividade elétrica do concreto diminui. Este fato se deve pela resistividade

elétrica do agregado ser muito maior do que a da pasta.

Em 1985, Hughes et al. realizaram um estudo que comparava dois teores de

agregados graúdos com Dmáx= 40 mm e concluíram que ao aumentar de 2,92 para

4,36 o teor do agregado, a resistividade passou de 4,86 para 5,73 kΩ.cm, indicando

que com o aumento do teor de agregado eleva-se a RES do concreto. A Figura 4.14

demonstra esse resultado.

50

Figura 4.14 - Efeito do teor de agregado na resistividade elétrica do concreto.

(HUGHES, 1985)

4.3 QUADRO RESUMO

A partir da Figura 4.15 é possível observar que, variando algumas

composições do concreto, suas propriedades são alteradas e, portanto, a

carbonatação e a resistividade elétrica variam conforme essas alterações.

Variações na

composição do concreto

Carbonatação Resistividade elétrica

do concreto

(relacionada com a

taxa de corrosão)

Difusão

do CO2

Capacidade

de

aglomeração

Efeito global

na

carbonatação

Adição de cinza volante maior menor menor Maior

Adição de escória de

alto forno maior menor menor Maior

Adição de sílica ativa maior menor indiferente Maior

Redução da relação a/c maior maior maior Maior

Aumento no consumo

do aglomerante maior maior maior Maior

Figura 4.15 - Relação entre as composições do concreto e a carbonatação/resistividade.

(ZHOU et al., 2014. Adaptado pelos autores)

51

5 PROGRAMA EXPERIMENTAL

Este capítulo tem por objetivo a apresentação dos materiais utilizados bem

como os métodos adotados para o presente estudo. A metodologia foi escolhida a

fim de quantificar a resistividade elétrica de todos os corpos de prova, submetê-los à

carbonatação acelerada e analisar a influência sobre as propriedades dos corpos de

prova, primordialmente a resistividade elétrica. Em caráter complementar, a

absorção capilar também foi averiguada.

As variáveis independentes são fixadas a fim de avaliar a influência nos

resultados que se deseja obter. As variáveis dependentes serão influenciados pelas

variáveis independentes e serão avaliadas a fim de quantificar as características que

se desejam ser analisadas.

5.1 Variáveis Independentes

• Cimento utilizado: CP II – Z;

• Relação água/cimento (3 níveis: 0,4; 0,5; 0,6);

• Tipo e tempo de cura;

• Formato geométrico dos corpos de prova;

• Acondicionamento: temperatura, umidade;

• Câmara de carbonatação: tempo, umidade, temperatura, teor de CO2.

5.2 Variáveis Dependentes

• Resistência à compressão axial;

• Porosidade do concreto;

• Resistividade elétrica superficial;

• Profundidade de carbonatação.

52

5.3 MATERIAIS

a) Cimento

Para a realização do trabalho, foi utilizado o cimento do tipo CPII – Z, devido

ao seu teor de pozolana, que, a partir do estudo realizado por Medeiros-Junior

(2014), foi verificada maior variação da resistividade elétrica em cimentos com alto

teor da adição, justificando-se então a sua utilização. A Tabela 5.1 indica as

especificações físico-químicas do cimento CP II-Z a partir da NBR 11578 (ABNT,

1997) – Cimento Portland composto.

QUÍMICAS (% da massa) FÍSICAS Resíduos insolúveis ≤ 16,0 Finura peneira número 200 ≤ 12,0% Perda ao fogo ≤ 6,5 Área específica ≥ 260 m²/kg Óxido de magnésio ≤ 6,5 Tempo início de pega ≥ 1 hora Trióxido de enxofre ≤ 4,0 Expansibilidade a quente ≤ 5 mm Anidro carbônico ≤5,0 Teor de material pozolânico 6 – 14%

Tabela 5.1 - Especificações físico-químicas do cimento utilizado. (NBR 11578/1997.

Adaptado pelos autores)

b) Agregados

• Miúdos

Para a determinação da composição granulométrica do agregado miúdo, foi

tomada como base a NBR NM 248 (ABNT, 2003) – Agregados – Determinação da

composição granulométrica. O diâmetro dos grãos pode ser observado na Figura

5.1.

53

Figura 5.1 - Diâmetro dos grãos para o agregado miúdo. (Os autores)

Ademais, para o ensaio de massa específica, foi utilizada a NBR NM 52

(ABNT, 2009) – Agregado miúdo – Determinação de massa específica e massa

específica aparente; para o ensaio de material pulverulento, foi usada a NBR NM 46

(ABNT, 2003) – Agregados – Determinação do material fino que passa através da

peneira 75 µm, por lavagem; e para o ensaio de massa unitária, a NBR NM 45

(ABNT, 2006) – Agregados – Determinação da massa unitária e do volume de

vazios, foi utilizada. Os resultados estão expostos na Tabela 5.2.

ENSAIO AGREGADO MIÚDO Massa específica condição seco 2,305 g/cm³

Massa específica (saturado superfície seca)

2,348 g/cm³

Absorção 1,88% Massa unitária 2,13 g/cm³

Tabela 5.2 - Resultados dos ensaios para o agregado miúdo. (Os autores)

• Graúdos

Para a determinação da composição granulométrica do agregado graúdo, foi

tomada como base a NBR NM 248 (ABNT, 2003) – Agregados – Determinação da

composição granulométrica. O diâmetro dos grãos pode ser observado na Figura

5.2.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10

% R

etid

a ac

umul

ada

Diâmetro dos grãos (mm )

Areiaensaiada

Lim. InferiorUtilizavel

Lim. InferiorÓtimo

Lim.SuperiorUtilizavel

Lim.SuperiorÓtimo

54

Figura 5.2 - Diâmetro dos grãos para o agregado graúdo. (Os autores)

Ademais, para o ensaio de massa específica, foi utilizada a NBR NM 53

(ABNT, 2009) – Agregado graúdo- Determinação de massa específica, massa

específica aparente e absorção de água; para o ensaio de material pulverulento, foi

usada a NBR NM 46 (ABNT, 2003); e para o ensaio de massa unitária, a NBR NM

45 (ABNT, 2006) foi utilizada. Os resultados estão expostos na Tabela 5.3.

ENSAIO AGREGADO GRAÚDO Massa específica condição seco 2,71g/cm³

Massa específica (saturado superfície seca)

2,67 g/cm³

Absorção 0,4% Material pulverulento 0,8%

Massa unitária 2,21 g/cm³ Tabela 5.3 - Resultados dos ensaios para o agregado graúdo. (Os autores)

c) Água

A água utilizada foi fornecida pela Companhia de Saneamento do Paraná –

SANEPAR.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 10 100% R

etid

a ac

umul

ada

Diâmetro dos grãos (mm )

Britaensaiada

Lim. Inferior

Lim.Superior

55

5.4 QUANTITATIVOS

Traço unitário do concreto

O traço unitário em massa utilizado para os ensaios a serem realizados foi

de 1:1,4:2,1 (cimento:areia:brita) para as relações água cimento de 0,4, 0,5 e 0,6, a

fim de variar a porosidade dos corpos de prova. Esse traço foi escolhido baseado no

estudo de Medeiros-Junior (2014), que também avaliou a resistividade elétrica de

diferentes amostras de concreto.

Corpos de prova

Os corpos de prova foram moldados na dimensão de 10 cm de base por 20

cm de altura, sendo então o volume de cada corpo de prova representado pela

Equação 5.1. Vale ressaltar ainda que, para os ensaios realizados, foram utilizados

27 (vinte e sete) corpos de prova, sendo 9 (nove) para cada relação água cimento.

∗

∗,

1,57 ∗ 10³ eq. (5.1)

Lei de Molinari

A Lei de Molinari permite o cálculo do consumo de cimento, em quilogramas,

através da Equação 5.2.

! "#$%#&'($

))*)+⁄

),),)+⁄ eq. (5.2)

56

Substituindo os três valores de relação água/cimento utilizados, os valores

apresentados na Tabela 5.4 foram obtidos.

Relação Água/Cimento Consumo de Cimento (kg/m³) 0,4 489,80 0,5 480,00 0,6 470,59

Tabela 5.4 - Consumo de cimento em 1 m³ de concreto. (Os autores)

Consumo total de cimento e agregados

Sabendo-se que foram utilizados 9 (nove) corpos de prova para cada

relação água cimento a ser adotada, o volume de 9 (nove) corpos de prova é

0,01413 m³ (produto da eq. 5.1 por 9).

Conclui-se, portanto, que para obtenção do consumo em quilogramas de

cimento, deve-se multiplicar o exposto na Tabela 5.4. pelo volume de 9 (nove)

corpos de prova, resultando então no exposto na Tabela 5.5.

Relação Água/Cimento Consumo de Cimento (kg) 0,4 6,92 0,5 6,78 0,6 6,65

TOTAL 20,35 Tabela 5.5 - Consumo de cimento em 0,01413 m³ de concreto. (Os autores)

Não se pode deixar de considerar, entretanto, que as perdas são inevitáveis

e que é razoável considerar a adição de 20% sobre o valor encontrado de consumo

de cimento, fornecendo então uma massa de aproximadamente 30 kg de cimento.

Como o traço fora definido anteriormente, as massas dos materiais usados

na dosagem estão expressas na Tabela 5.6.

Material Consumo (kg) Cimento 30,00

Areia 42,00 Pedra brita 63,00

Tabela 5.6 - Consumo de materiais para realização dos ensaios. (Os autores)

57

5.5 MOLDAGEM E CURA

A preparação dos corpos de prova de concreto foi realizada baseada na

norma da NBR 5738 (ABNT, 2015) – Concreto - Procedimentos para moldagem e

cura de corpos de prova.

Para a realização da moldagem, a betoneira foi imprimada e em seguida a

ordem de colocação dos materiais foi: brita com uma parcela de água, em seguida,

foi adicionada a areia, operando novamente a betoneira. Por fim o cimento com o

restante da água. O óleo desmoldante foi aplicado em todos os moldes a fim de não

ocorrer nenhum problema na desmoldagem.

Caracterização no estado fresco

A fim de caracterização do concreto em estado fresco, foi realizado o ensaio

de abatimento do tronco de cone (Slump test), com três camadas de igual altura,

aplicando 25 golpes com haste padrão. Este ensaio teve apoio à norma NBR NM 67

(ABNT, 1998) – Determinação da Consistência pelo Abatimento do Tronco de Cone.

As Figuras 5.3 (a) e (b) demonstram esse ensaio.

(a) (b)

Figura 5.3 - Ensaio de Abatimento de Tronco de Cone. (Os autores)

58

Para a relação água/cimento de 0,4, o Slump foi considerado zero, pois não

apresentou abatimento. A relação a/c 0,5 teve abatimento de 150 mm, aferido com

régua metálica a partir do cone invertido como parâmetro de altura. Ademais, para a

relação água/cimento de 0,6, o slump foi desconsiderado, pois era impraticável a

sua aferição. O concreto se apresentou muito fluido, sendo necessário o ensaio

Table Flow para a determinação da consistência.

Adensamento

Após a moldagem, os moldes foram adensados na mesa vibratória. As

Figuras 5.4 (a) e (b) demonstram esse procedimento. A Figura 5.4 (a) com metade

da altura preenchida e a Figura 5.4 (b) adensando a segunda camada, preenchida

após o adensamento da primeira.

(a) (b)

Figura 5.4 - Adensamento do concreto. (Os autores)

A relação água/cimento de 0,4 teve vibração com disposição de 3 camadas

e duração de 7 segundos cada, na mesa vibratória. A relação 0,5 teve disposição de

59

2 camadas com vibração de 7 segundos cada. Ademais, a relação 0,6 se mostrou

satisfatória com camada única e sem a necessidade de vibração.

Após o adensamento, os corpos de prova tiveram acabamento com colher de

pedreiro, como demonstrado nas Figuras 5.5 (a) e (b), procurando rasá-los a fim de

não permanecer nenhuma inconformidade que pudesse mascarar os resultados.

Visando a eliminação de possíveis bolhas da água de amassamento, bem como

eliminar agregados que pudessem permanecer para fora do molde.

(a) (b)

Figura 5.5 - Acabamento das amostras. (Os autores)

Desmoldagem

Após o adensamento e acabamento, todos os corpos de prova foram

cobertos com filme de PVC e após 24 horas foram desmoldados. A Figura 5.6.

mostra os corpos desmoldados e identificados com marcador especial.

60

Figura 5.6 - Corpos de prova desmoldados, a/c 0,6. (Os autores)

Processo de cura

Após desmoldados os corpos de prova foram encaminhados para a câmara

úmida, para que a cura fosse realizada em 28 dias. A Figura 5.7 demonstra este

procedimento.

Figura 5.7 - Corpos de prova na câmara úmida para cura. (Os autores)

61

5.6 MÉTODOS DE ENSAIO

A seguir, a Figura 5.8 ilustra um fluxograma dos ensaios realizados neste

estudo para melhor entendimento do processo escolhido para a determinação das

Resistividades Elétricas e a influência da carbonatação nesta análise.

62

Figura 5.8 - Fluxograma dos ensaios realizados. (Os autores)

63

ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL 5.6.1

Após o período de cura (28 dias), dois corpos de prova de cada relação

água/cimento foram rompidos para a obtenção da resistência à compressão axial. A

Figura 5.9 ilustra este procedimento. O ensaio seguiu as recomendações da NBR

5739 (ABNT, 2007) – Concreto – Ensaios de corpo de prova cilíndricos.

Figura 5.9 - Ensaio de compressão axial na prensa hidráulica. (Os autores)

A prensa hidráulica utilizada para a execução dos ensaios de compressão

axial dos corpos de prova é de fabricação alemã-francesa, com capacidade máxima

para 1.000 kN e de operação do tipo manual.

ENSAIOS DE RESISTIVIDADE ELÉTRICA 5.6.2

O ensaio de resistividade elétrica superficial utilizado neste estudo foi

realizado com o equipamento Resipod, que é uma sonda Wenner de 4 pontos

64

projetada para medir a resistividade elétrica do concreto. O modelo utilizado foi o de

50 mm de espaçamento entre as sondas. O ensaio foi realizado conforme a norma

espanhola UNE 83988: Determinación de la Resistividade Eléctrica – Parte 2:

Método de las cuatro puntas o de Wenner (2012) e esta norma prescreve que a

resistividade elétrica superficial seja avaliada em corpos de prova cilíndricos de Ф

100 x 200 mm ou Ф 150 x 300 mm ou em prismáticos de 40 x 40 x 160 mm. Porém,

para minimizar a influência do formato da amostra, é necessário aplicar um fator de

forma que, para o estudo em questão, corpos de prova cilíndricos 200 x 100 mm,

com espaçamento entre os eletrodos de 50mm, este fator é de 0,377.

5.6.2.1 Antes da carbonatação, em condição saturada

Sete corpos de prova de cada relação água/cimento tiveram sua resistividade

elétrica aferida aos 28 dias, em condição saturada superfície seca (Figura 5.10).

Após o ensaio com todos os corpos de prova, três de cada relação

água/cimento permaneceram na câmara úmida, a fim de serem utilizados como

referência aos corpos de prova carbonatados.

Figura 5.10 - Ensaio de resistividade elétrica com o Resipod. (Os autores)

65

5.6.2.2 Antes da carbonatação, em condição não satu rada

• Acondicionamento de amostras

Para realizar o ensaio de carbonatação acelerada, foi necessário realizar o

acondicionamento das amostras (CP4, CP5, CP6 e CP7), em câmara seca a

temperatura 20ºC e umidade relativa de 50%, até que a constância de massa fosse

atingida, aferida através das pesagens dos corpos de prova, que resultou em 11 dias

de sazonamento. Este procedimento teve como embasamento o método NORIE,

apresentado por Pauletti (2004), que consiste em dispor os corpos de prova em uma

sala climatizada, com umidade e temperatura controladas, e realizar pesagens

diárias. Após a variação de massa ser menor do que 0,10 g em 24 horas, os corpos

de prova estão aptos para o ensaio de carbonatação acelerada. A Figura 5.11 ilustra

este procedimento.

Figura 5.11 - Corpos de prova em câmara seca para acondicionamento. (Os autores)

Após o final do período de sazonamento (11 dias), a resistividade das

amostras foi medida, portanto, em condição não saturada. Nessa condição, as

amostras apresentaram 39 dias de idade (28 dias de cura + 11 dias de

acondicionamento).

66

5.6.2.3 Após a carbonatação, em condição não satura da

• Câmara de carbonatação acelerada

Os corpos de prova CP4, CP5, CP6 e CP7 de cada relação água/cimento

foram acomodados na câmara de carbonatação acelerada em condições de

temperatura a 40ºC, umidade 70% e 4,2% de CO2, por 45 dias. Como é possível ser

observado na Figura 5.12. Esse tempo foi adotado primordialmente pelo tempo

disponível para finalizar o presente trabalho.

Figura 5.12 - Corpos de prova na câmara de carbonatação acelerada. (Os autores)

Quando do final do ensaio de carbonatação na câmara acelerada, os corpos

de prova CP4, CP5, CP6 e CP7 foram movidos para a câmara seca, para

estabilização em 3 dias, a umidade 50% e temperatura 20 ºC. Após o período de

estabilização, as amostras, agora com idade de 87 dias (28 dias de cura + 11 dias

de acondicionamento + 45 dias de carbonatação acelerada + 3 dias de

acondicionamento) foram ensaiadas em condição não saturada, e então foram

movidas para a câmara úmida, a fim de entrarem em condição saturada. Paralelo a

essa etapa, os corpos de prova CP1, CP2 e CP3 de cada relação a/c foram

removidos da câmara úmida, com idade de 87 dias, para medida da resistividade na

67

condição saturada (imediatamente após a retirada da câmara úmida) e não saturada

(3 dias após estabilização em câmara seca).

5.6.2.4 Após a carbonatação, em condição saturada

Após 3 dias completos na câmara de saturação, os corpos de prova CP4,

CP5, CP6 e CP7 tiveram a resistividade aferida. Esses resultados foram

comparados com a resistividade dos CP1, CP2 e CP3 de referência não

carbonatados, também em condição saturada (imediatamente após a retirada da

câmara úmida, conforme explicado no item anterior). Apesar dessas amostras

apresentarem 3 dias a mais, por simplificação foi considerado nesse estudo que as

mesmas apresentaram 87 dias de idade.

A Tabela 5.7 apresenta um resumo das condições selecionadas para o

ensaio de resistividade.

IDADE (DIAS) CONDIÇÃO CARBONATADO 28 SATURADO NÃO 39 NÃO SATURADO NÃO 87 NÃO SATURADO SIM 87 NÃO SATURADO NÃO 87 SATURADO SIM 87 SATURADO NÃO Tabela 5.7 - Condições das amostras para a determinação da resistividade elétrica.

(Os autores)

ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE 5.6.3

Quando do término dos ensaios de carbonatação e resistividade elétrica,

todos os corpos de prova foram submetidos ao ensaio de absorção por capilaridade,

seguindo as orientações da NBR 9779 (ABNT, 2012) – Argamassa e concreto

endurecidos – Determinação da absorção de água por capilaridade.

Os corpos de prova foram alocados em uma estufa a 105 ºC até constância

de massa, 11 dias, para então, após equilíbrio da temperatura com o ambiente

68

laboratorial, iniciar-se os procedimentos de ensaio à absorção, o qual ilustra a Figura

5.13.

Os elementos foram pesados em sua situação inicial de ensaio e após 3

horas, 6 horas, 24 horas, 48 horas e 72 horas, mantendo-se sempre o nível d’água à

5 mm da base inferior dos corpos de prova, conforme observado na Figura 5.14.

Figura 5.13 - Corpos de prova sendo ensaiados para absorção de água por capilaridade.

(Os autores)

Figura 5.14 - Detalhe do nível d’água à 5 mm da base inferior dos corpos de prova.

(Os autores)

69

PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO 5.6.4

A profundidade de carbonatação foi aferida através da ruptura de corpos de

prova carbonatados em três fragmentos em uma prensa, o que pode ser observado

nas Figuras 5.15 e 5.16.

Figura 5.15 - Rompimento dos corpos de prova para medição da profundidade de

carbonatação. (Os autores)

Figura 5.16 - Corpos de prova rompidos em três fragmentos para a realização do ensaio de

carbonatação. (Os autores)

70

A solução com indicador químico à base de fenolftaleína foi aplicada nas

faces recém-rompidas, o que permite a visualização das áreas não carbonatadas em

cor vermelho carmim através do pH do concreto, que é básico e reage com a

fenolftaleína, portanto dando origem à essa coloração, como é possível verificar nas

Figuras 5.17 e 5.18. Este ensaio foi realizado baseado na RILEM TC 116-PCD:

Permeability of Concrete as a Criterion of its Durability (1999).

Figura 5.17 - Indicador de pH utilizado para a aferição da profundidade de carbonatação.

(CASTRO, 2003. Adaptado pelos autores)

Figura 5.18 - Corpos de prova rompidos e com fenolftaleína aspergido em suas faces

internas. (Os autores)

71

Como cada corpo de prova foi rompido em três pedaços aproximadamente

iguais, foi possível obter quatro faces recém-fraturadas em cada corpo de prova para

medir a profundidade de carbonatação.

A leitura em cada uma das faces foi realizada com um paquímetro digital em

seis pontos ao longo cada face rompida, dentro de uma angulação de 60º, sempre

da face externa para o centro do corpo de prova, tendo como base o método

apresentado por Raisdorfer (2015), como pode ser observado no esquema da Figura

5.19. Quando neste ponto houvesse agregado, a leitura se deu ao lado do mesmo.

Figura 5.19 - Esquema de leitura para as profundidades de carbonatação.

(RAISDORFER, 2015)

72

6 RESULTADOS E DISCUSSÕES

6.1 ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL

As médias dos resultados obtidos nos ensaios de resistência à compressão

axial aos 28 dias estão apresentadas na Figura 6.1.

Figura 6.1 - Resistência característica à compressão axial aos 28 dias para as relações

água/cimento. (Os autores)

Através dos resultados obtidos nos ensaios, foi constatado um aumento da

resistência à compressão com a diminuição da relação água/cimento, fato esse já

esperado, uma vez que o concreto apresenta maior quantidade de cimento para

menores valores de a/c. Além da maior quantidade de cimento (consumo de cimento

igual a 489,80 kg/m³, 480,00 kg/m³ e 470,59 kg/m³ para relação a/c de 0,4, 0,5 e 0,6,

respectivamente, conforme Tabela 5.4 já apresentada), uma menor relação a/c

também resulta em um concreto com menos vazios capilares (mantendo as outras

variáveis constantes) contribuindo para o aumento da resistência à compressão.

73

Esse comportamento também foi identificado por outros autores na literatura. (Metha

e Monteiro, 2005; Crauss, 2010; Koendrs et al., 2014)

6.2 RESISTIVIDADE ELÉTRICA

No que se refere aos ensaios de resistividade elétrica superficial, os corpos

de prova tiveram sua propriedade aferida aos 28, 39 e 87 dias, conforme

previamente detalhado no programa experimental. A seguir, as Tabelas 6.1 a 6.5

apresentam os valores obtidos, os quais tiveram o fator de forma aplicado (0,377

para corpos de prova cilíndricos 200 x 100mm). Posteriormente, esses valores serão

discutidos e comparados entre sí através de gráficos ilustrativos.

Relação

a/c CP

Resistividade Elétrica (kΩ.cm) Média por CP

Desvio

por CP

Média por

a/c

Desvio por

a/c

0,40

1 9,16 9,43 9,29 0,19

8,34 0,66

2 7,84 8,33 8,09 0,35

3 7,43 7,73 7,58 0,21

4 7,80 8,56 8,18 0,53

5 9,09 8,78 8,93 0,21

6 7,95 7,28 7,62 0,48

7 8,71 8,71 8,71 0,00

0,50

1 5,20 4,52 4,86 0,48

6,01 0,97

2 5,88 6,03 5,96 0,11

3 5,66 5,92 5,79 0,19

4 5,69 5,77 5,73 0,05

5 7,16 6,75 6,96 0,29

6 7,46 7,77 7,62 0,21

7 5,24 5,05 5,15 0,13

0,60

1 4,52 4,64 4,58 0,08

4,53 0,79

2 4,60 4,75 4,67 0,11

3 3,66 3,66 3,66 0,00

4 4,67 4,94 4,81 0,19

5 3,43 3,17 3,30 0,19

6 5,66 4,71 5,18 0,67

7 5,05 5,92 5,49 0,61

Tabela 6.1 - Resistividade elétrica superficial aos 28 dias de todos os corpos de prova. (Os

autores)

74

Relação a/c CP Resistividade Elétrica (kΩ.cm) Média por CP Média Total Desvio Total

0,40

1 24,35 25,41 24,88

23,23 1,44 2 22,85 21,72 22,28

3 22,28 22,77 22,53

0,50

1 14,02 13,01 13,52

16,13 2,29 2 17,12 18,44 17,78

3 16,81 17,38 17,10

0,60

1 12,82 11,65 12,23

11,91 2,20 2 13,38 14,48 13,93

3 9,39 9,73 9,56

Tabela 6.2 - Resistividade elétrica superficial aos 39 dias dos corpos de prova não

carbonatados e não saturados. (Os autores)

Relação a/c CP Resistividade Elétrica (kΩ.cm) Média por CP Média Total Desvio Total

0,40

4 21,00 23,79 22,39

27,33 5,24 5 25,71 27,03 26,37

6 35,02 34,46 34,74

7 24,73 26,88 25,81

0,50

4 42,90 37,70 40,30

18,13 2,20 5 50,90 45,80 48,35

6 54,80 54,00 54,40

7 41,90 56,70 49,30

0,60

4 34,60 37,40 36,00

11,70 2,98 5 21,60 19,00 20,30

6 27,60 32,40 30,00

7 34,80 40,90 37,85

Tabela 6.3 - Resistividade elétrica superficial aos 87 dias dos corpos de prova carbonatados

e saturados. (Os autores)

Relação a/c CP Resistividade Elétrica (kΩ.cm) Média por CP Média Total Desvio

Total

0,40

1 31,82 30,88 31,35

29,97 1,23 2 30,27 28,80 29,54

3 29,33 28,69 29,01

0,50

1 16,21 17,95 17,08

19,89 2,44 2 21,30 21,04 21,17

3 21,07 21,75 21,41

0,60

1 14,63 13,87 14,25

13,77 2,39 2 16,36 15,42 15,89

3 11,80 10,56 11,18

Tabela 6.4 - Resistividade elétrica superficial aos 87 dias dos corpos de prova não

carbonatados e não saturados. (Os autores)

75

Relação a/c CP Resistividade Elétrica (kΩ.cm) Média por CP Média

Total Desvio Total

0,40

1 23,22 22,21 22,71

22,24

0,79 2 22,21 23,15 22,68

3 20,43 22,21 21,32

0,50

1 11,88 13,42 12,65

13,51 0,75 2 13,87 14,18 14,02

3 14,14 13,57 13,85

0,60

1 9,35 9,24 9,29

9,05 1,13 2 10,10 9,99 10,05

3 7,84 7,80 7,82

Tabela 6.5 - Resistividade elétrica superficial aos 87 dias dos corpos não carbonatados e

saturados. (Os autores)

A partir dos dados compilados, foi possível analisar, em primeiro momento, o

efeito da saturação para as amostras não carbonatadas, como pode ser observado

na Figura 6.2. Para a mesma relação água/cimento, a condição não saturada

apresentou maiores valores de RES. Fato este que pode ser explicado pela maior

quantidade de eletrólito nos poros concretos saturados, o que aumenta a

condutividade elétrica e, consequentemente, diminui os valores de resistividade

elétrica superficial.

Figura 6.2 - Comparação entre a resistividade elétrica dos corpos de prova não saturados e

saturados – para os não carbonatados. (Os autores)

76

A partir da Figura 6.2 é possível notar que para a relação a/c de 0,4, a

resistividade elétrica das amostras não saturadas foi 34,7% maior em relação às

amostras saturadas. Para a relação a/c de 0,5 foi 47,2% e para a/c de 0,6, essa

porcentagem resultou em de 52,1%. O que pode-se afirmar que a diferença entre as

amostras não saturadas e saturadas ficou maior à medida em que aumentou-se a

relação água/cimento.

Além disso, o fator idade também foi estudado. Observou-se que a RES

aumentou ao longo do tempo, ao analisar a mesma condição (saturados) e a mesma

condição de não submissão à câmara de carbonatação acelerada, o que demonstra

a Figura 6.3. Estes resultados estão de acordo com estudos realizados por autores

da bibliografia (SANTOS, 2006; HOPPE, 2005; MEDEIROS-JUNIOR, 2014), nos

quais são apresentadas as evoluções da RES com o tempo em relação a medida de

28 dias. Apesar de, nas primeiras idades a RES ser baixa, a mesma cresce com o

tempo, devido à hidratação do cimento e endurecimento progressivo do concreto.

Figura 6.3 - Comparação entre a resistividade elétrica dos corpos de prova com idades de

28 e 87 dias, analisando a amostra não carbonatada e saturada. (Os autores)

Para a análise dos resultados comparativos entre as amostras carbonatada

e não carbonatada, apenas foi possível verificar a condição saturada. A condição

não saturada apresentou valores muito altos e distantes da realidade observada em

77

outros estudos (valores na ordem de 85 a 250 kΩ.cm com desvio padrão muito

elevado, em torno de 25,15) e pouca estabilização de medidas. Estes valores podem

ser justificados pelo pouco tempo de estabilização após a saída da câmara de

carbonatação, com temperatura e umidade ainda não estáveis, o que não gera

resultados de resistividade satisfatórios. Sendo assim, os autores descartaram essas

medidas e sugerem que o tempo após a saída da câmara de carbonatação seja

maior, possibilitando a condição de uma melhor estabilização das amostras.

A comparação entre a RES dos corpos de prova carbonatados e não

carbonatados (condição saturada) está exposta na Figura 6.4.

Figura 6.4 - Comparação entre a resistividade elétrica dos corpos de prova não

carbonatados e carbonatados para a condição saturada. (Os autores)

É possível perceber, através da Figura 6.4, que a carbonatação aumentou a

resistividade elétrica, este fato pode ser justificado pelo aumento do volume de

sólidos proveniente da reação de carbonatação, assim como foi verificado na

literatura e exposto anteriormente no Capítulo 4. (BRAMESHUBER e RAUPACH,

2003; CHI et al, 2002)

A tendência de maior RES para menor a/c, já verificada em amostras não

carbonatadas, foi mantida para as carbonatadas. Porém, foi observado que o desvio

78

é significativamente maior para os corpos de prova carbonatados em relação aos

não carbonatados.

6.3 ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE

As Figuras 6.5 e 6.6 apresentam os resultados de absorção capilar. Pelos

dados apresentados na Figura 6.5 e 6.6, observa-se que o comportamento dos

corpos de prova perante o ensaio de absorção capilar demonstrou-se diretamente

proporcional no âmbito das variáveis relações água/cimento e absorção capilar, ou

seja, para maiores os valores da relação água/cimento, maiores foram os valores

obtidos para absorção capilar. Este fato foi observado tanto para as amostras que

foram submetidas à câmara de carbonatação quanto os que não foram. Tal

fenômeno representa, fisicamente, o comportamento esperado para os ensaios, uma

vez que o concreto de a/c = 0,60 apresenta uma quantidade maior de poros em

relação aos de menor valor de relação água/cimento.

Figura 6.5 - Absorção por capilaridade em condição não carbonatada. (Os autores)

79

Figura 6.6 - Absorção por capilaridade em condição carbonatada. (Os autores)

Ao comparar os resultados de absorção capilar para cada relação

água/cimento, analisando a condição não carbonatada e carbonatada, é possível

observar que os corpos de prova que foram submetidos à câmara de carbonatação

apresentaram maior absorção capilar em comparação aos corpos de prova que não

foram submetidos à câmara. Este fato pode ser explicado pela colmatação dos

poros, proveniente da reação da carbonatação, que diminui o diâmetro dos poros e

aumenta a absorção através da capilaridade. Os resultados para cada relação

água/cimento estão expostos nas Figuras 6.7, 6.8 e 6.9.

80

Figura 6.7 - Absorção por capilaridade da relação água/cimento 0,40. (Os autores)

Figura 6.8 - Absorção por capilaridade da relação água/cimento 0,50. (Os autores)

81

Figura 6.9 - Absorção por capilaridade da relação água/cimento 0,60. (Os autores)

Para a relação a/c 0,4, as amostras carbonatadas tiveram absorção por

capilaridade (às 72h) 148,3% maior em relação às amostras não carbonatadas. Para

a relação a/c 0,5, esta proporção foi de 78,3% e para a relação a/c 0,6, 31,4%. O

que é possível afirmar que quanto maior a relação água/cimento, menor é a

diferença entre a absorção capilar de amostras não carbonatadas e carbonatadas,

na leitura de 72 horas.

6.4 PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO

A respeito da análise dos resultados da profundidade de carbonatação, foi

observado que as amostras com relação água/cimento maior apresentaram também

maior profundidade de carbonatação; este fato é explicado devido ao maior número

de poros e, consequentemente o acesso do CO2 é facilitado se comparado com

relações água/cimento menores, em que se verifica o menor número e conectividade

de poros. É possível verificar esta relação na Figura 6.10.

82

Figura 6.10 - Profundidade de carbonatação para as relações água/cimento estudadas. (Os autores)

Os resultados obtidos seguem a mesma proporção obtida por Possan

(2010), em que as relações água/cimento menores possuem menores profundidades

de carbonatação.

6.5 CORRELAÇÃO RESISTIVIDADE ELÉTRICA X COMPRESSÃO AXIAL

Mediante os resultados de resistividade elétrica superficial e resistência à

compressão axial, foi possível gerar a correlação entre os dados. Este resultado está

exposto na Figura 6.11.

83

Figura 6.11 - Correlação entre RES e Resistência à compressão axial. (Os autores)

A melhor correlação foi logarítmica, assim como encontrado em outros

estudos (MEDEIROS-JUNIOR et al., 2014; REAL, 2015). A correlação se mostrou

bastante satisfatória, com R2= 0,9984, o que caracteriza que as duas propriedades

são praticamente proporcionais para os corpos de prova com as características

semelhantes aos estudados neste presente trabalho. Este correlação possui suma

importância, uma vez que, sabendo-se a RES, é possível obter uma estimativa

aproximada da resistência à compressão sem que seja necessária a realização de

um ensaio destrutivo.

84

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

7.1 CONCLUSÕES

A partir dos resultados gerados e das comparações entre os mesmos, foi

possível elencar algumas conclusões a respeito do estudo em questão. São eles:

• A resistividade elétrica superficial aumentou com a diminuição da

relação água/cimento, conforme esperado;

• A resistividade elétrica aumentou com o ensaio de carbonatação

acelerada, porém a hipótese discorrida no ínicio do trabalho não foi

comprovada. A RES da relação água/cimento de 0,6 não superou a

de 0,4 após o ensaio de carbonatação acelerada, o que pode ser

explicado pelo tipo de cimento utilizado e principalmente pelo tempo

provavelmente insuficiente de submissão à câmara de carbonatação

acelerada e o tempo de acondicionamento após a mesma;

• A resistividade elétrica em condição saturada apresentou-se, em

média 45% maior do que o ensaio em condição não saturada, devido

à maior quantidade de eletrólitos nos poros;

• A correlação entre resistência à compressão axial e resistividade

elétrica se mostrou bastante satisfatória, com R²= 0,9984;

• A absorção capilar das amostras carbonatadas se mostrou maior

(148,3% para as amostras de relação a/c 0,4, 78,3% para a/c 0,5 e

31,4% para a/c 0,6) do que a das amostras não carbonatadas e este

fato se deve à diminuição do diâmetro dos poros pelos produtos da

carbonatação;

• A absorção capilar das amostras com relação água/cimento de 0,6

se mostrou maior em relação às de relação 0,4, o que se deve a

maior quantidade e conectividade dos poros;

• A profundidade de carbonatação foi maior nas amostras de relações

água/cimento maiores (7,6mm para as amostras de relação a/c 0,4,

85

10,5mm para a/c 0,5 e 13,4mm para a/c 0,6), o que se deve ao maior

acesso do CO2 pelos poros do concreto;

7.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

A hipótese proposta ao início deste trabalho não foi comprovada através dos

ensaios utilizados. Perante este fato, sugere-se que mais estudos futuros sejam

realizados a fim de testar a hipótese de que a colmatação dos poros pela

carbonatação seja suficientemente significativa para que a RES das amostras com

relação água/cimento de 0,6 supere as de relação 0,4, após a submissão das

mesmas ao ensaio de carbonatação acelerada. Portanto, para estudo futuro sugere-

se:

• Realizar o ensaio de carbonatação acelerada expondo as amostras

ao maior tempo na câmara e após este ensaio, dispor as amostras

em umidade e temperatura controlada para sazonamento ao maior

tempo possível, para que ocorra o equilíbrio interno das amostras e a

RES possa ser aferida sem erros;

• Realizar todos os ensaios para diferentes traços e tipos de cimento, a

fim de cobrir uma maior gama de composição de cimento.

86

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