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.
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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