Condutividade elétrica da solução dos poros

Qualquer aumento do teor de água de uma mistura cimentícia gera uma maior quantidade e tamanho de poros no concreto (maior permeabilidade), aumentando a condutividade da pasta (ISAIA, 2011). A substituição do cimento por uma adição mineral, como vimos no capítulo 4.4.1, reduz a porosidade do sistema. O refinamento dos poros e o efeito de tortuosidade, tornando a microestrutura mais densa, podem diminuir o transporte de íons no interior do concreto, reduzindo a condutividade elétrica (LEA, 1998; MEHTA e MONTEIRO, 2014).

Gastaldini et al. (2009) investigaram a influência da CCA sobre a resistividade (oposto da condutividade) elétrica do concreto. Foram moldadas amostras de pastas com teores de substituição de 10%, 20% e 30% de CCA, uma mistura de referência com 100% de cimento Portland, uma com 35% de cinza volante e outra com 50% de

escória granulada de alto-forno. Todas foram submetidas a tempos de cura de 3, 7 e 28 dias. Ao avaliar os resultados do ensaio de condutividade elétrica, todas as misturas apresentaram menores valores de condutividade quanto maior foram as relações a/ag, fato explicado pela menor concentração dos íons na solução. Maiores teores de CCA também resultaram em menores valores de condutividade. Todas as misturas contendo adições resultaram em menores valores de condutividade do que a da pasta de referência. No entanto, os volumes totais de intrusão de mercúrio foram maiores, fato que, segundo os autores, pode ser explicado pela formação de mais poros, porém de menor tamanho, na pasta.

Rosa (2005) analisou a condutividade elétrica de concretos compostos com adição de escória de alto forno (EAF), com teores de substituição em massa de 50% e 70%, em idades de 3, 7, 28 e 91 dias, com relação a/ag de 0,35, 0,50 e 0,65. Nas menores relações a/ag, a condutividade elétrica foi maior pelo fato das concentrações iônicas serem maiores. Conforme o teor de escória foi aumentado, houve uma queda da condutividade elétrica no meio aquoso, o que pode ser atribuído à diminuição da quantidade de cimento (efeito de diluição), uma vez que este é o maior responsável pela liberação de íons condutores, e também pela reação pozolânica da escória consumindo o CH, e, consequentemente, diminuindo a concentração de íons OH-

(íons de elevada condutividade elétrica) na solução dos poros.

Sanish, Neithalath e Santhanam (2013) utilizaram a condutividade elétrica para definir os tempos inicial e final de pega de materiais cimentícios, com diferenças da ordem de 15min dos tempos de pega medidos por métodos convencionais (agulha de Vicat). O efeito de adições minerais no processo de hidratação do cimento também foi monitorado usando esses mesmos dados de condutividade. Durante as idades iniciais, a condutividade elétrica das misturas contendo adições foi menor que a da mistura de referência (100% cimento), mostrando que a substituição do cimento causa redução na quantidade de íons condutores liberados para a solução dos poros. Não houve muita diferença observada entre os valores de condutividade durante as idades posteriores.

Topçu, Uygunoglu e Hocaoglu (2012) moldaram pastas de cimento Portland comum contendo teores de substituição de 0, 10, 20 e 30% de sílica ativa com relações a/ag de 0.40, 0.45, 0.50 e 0.55, respectivamente, e submeterem essas pastas ao ensaio de condutividade elétrica ainda no estado fresco. Os resultados podem ser observados na Figura 30. Durante o estágio inicial de hidratação, o valor

máximo da condutividade é o resultado da hidrólise dos componentes do cimento Portland, que liberam uma grande quantidade de íons em solução. Conforme os produtos de hidratação começam a ser gerados pode-se observar claramente uma grande queda na condutividade elétrica para todas as misturas já nessa idade inicial.

Figura 30- Condutividade elétrica da pasta de cimento com sílica ativa e relação a/ag de (a) 0,40; (b) 0,45; (c) 0,50; e (d) 0,55.

Fonte: adaptado de Topçu, Uygunoglu e Hocaoglu (2012).

Shi (2004) analisou a condutividade elétrica de concretos com teores de 10, 20 e 30% de substituição do cimento Portland por sílica ativa. A Figura 31 apresenta os resultados. O autor concluiu que adições minerais, como sílica ativa, cinza volante e escória de alto forno, podem ter um significativo efeito sobre a química e a condutividade elétrica da solução dos poros. Logo, a alcalinidade da solução dependerá diretamente dos teores de substituição e da idade de cura. Conforme observado, à medida que o teor de adições minerais aumentou, a condutividade elétrica nos concretos analisados diminuiu, devido ao efeito de diluição de íons condutores na solução dos poros.

Figura 31- Condutividade elétrica em função de diferentes teores de sílica ativa.

Fonte: adaptado de Shi (2004).

Stein (2016), ao analisar pastas de cimento CP V-ARI com diferentes teores de CLETA, também obteve menores valores de condutividade elétrica e pH para as amostras contendo a adição. Comportamento que o autor atribuiu aos efeitos da reação pozolânica que, ao formar um C-S-H secundário com menor densidade em comparação ao C-S-H primário, levou à diminuição dos íons presentes na solução dos poros (Na+, K+, Ca2+ e OH-), reduzindo a condutividade elétrica e a alcalinidade (pH).

5.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Com o objetivo de avaliar o desempenho da cinza de casca de arroz de baixo teor de carbono grafítico em pastas de cimento Portland, comparando-a com a sílica ativa, ensaios de laboratório foram conduzidos de forma a investigar como os teores de substituição das duas adições influenciaram nas reações de hidratação e no estado da microestrutura.

As misturas avaliadas foram: de referência (REF), tendo como aglomerante apenas o cimento CPV-ARI; misturas contendo 5, 10, 20, e 30% de cinza de casca de arroz (CCA) de baixo teor de carbono grafítico em substituição ao cimento Portland; e misturas contendo 5, e 10% de sílica ativa (SA) em substituição ao cimento Portland. Foram adotadas três relações a/ag: 0.35, 0.50 e 0.65, assim como três diferentes períodos de cura (7, 28 e 91 dias).

Tabela 2 - Proporção das adições minerais para cada mistura de aglomerante.

Nomenclatura das misturas

Proporção dos aglomerantes (%)

Cimento (CP V-ARI) Cinza de casca de arroz de baixo teor de carbono grafítico Sílica ativa REF 100 - - 5CCA 95 5 - 10CCA 90 10 - 20CCA 80 20 - 30CCA 70 30 - 5SA 95 - 5 10SA 90 - 10 Fonte: Autor.