Ensaio de carbonatação acelerada

O ensaio de carbonatação acelerada foi realizado com corpos de prova cilíndricos de argamassa, na câmara de carbonatação do Laboratório de Materiais e Componentes (UFSCar).

A escolha da análise com amostras de argamassa foi devido à tentativa de minimizar a influência do agregado graúdo no concreto na determinação da profundidade de carbonatação, conforme verificado por Pauletti e outros (2007). O agregado graúdo atua como uma barreira para a penetração do CO2 na matriz de argamassa, fazendo com que a

frente carbonatada em concretos seja inferior àquela verificada em argamassas, de acordo com análise feita por Kulakowski (2002). Além disso, a medida da profundidade de carbonatação acaba sendo dificultada devido à heterogeneidade da massa do concreto proporcionada pela presença da brita. Desta forma, os resultados apresentam maiores índices de variação, diminuindo a confiabilidade nos ensaios, conforme já verificado em estudos preliminares (ALMEIDA et al., 2011). Pauletti e outros (2007) ainda citaram o fato de que, ao usar corpos de prova de argamassas, estes podem apresentar dimensões menores do que se fossem feitos de concreto, levando a uma demanda de material menor para produzi-los e possibilitando a disposição de mais corpos de prova no interior da câmara de carbonatação.

Para o ensaio, optou-se pela forma cilíndrica dos corpos de prova de argamassa, pois estes podem apresentar profundidades de carbonatação superiores àquelas verificadas em corpos de prova prismáticos. Isso ocorre porque a difusão do CO2 ocorre no sentido

radial dos corpos de prova, e pode ocorrer a soma de vetores na difusão do gás. Ou seja, para um mesmo material, com as mesmas condições de exposição, corpos de prova cilíndricos apresentam frentes de carbonatação maiores do que corpos de prova prismáticos (KULAKOWSKI, 2002).

A câmara de carbonatação utilizada foi com alimentação periódica, não automática, desenvolvida pelo próprio grupo de pesquisa2_{. A câmara consitiu em uma caixa de aço}

inoxidável de 240 L, com visor e portas em acrílico. Dentro da câmara, foram posicionados duas ventoinhas a fim de distribuir de maneira uniforme o gás contido em seu interior. A alimentação foi realizada com um cilindro de CO2 conectada à câmara através de

solenóides. O controle do teor do gás no interior da câmara foi feito com auxílio de um sensor de CO2 da marca Tecnovip, que mede teores acima de 100.000 ppm, e precisão de

0,1%. Além do CO2, a umidade relativa e a temperatura interna também foram monitoradas

com um termo-higrômetro.

A câmara de carbonatação utilizada para o experimento pode ser observada na Figura 4.16, bem como o sensor de CO2 e o termo-higrômetro utilizados para o

monitoramento das condições no interior da câmara.

2 _GESEC

– Grupo de Estudos em Sustentabilidade e Ecoeficiência em Construção Civil e Urbana, Laboratório de Materiais e Componentes, Universidade Federal de São Carlos.

Figura 4.16 _{– Ensaio de carbonatação acelerada: (a) câmara de carbonatação, (b) sensor de} CO2, e (c) termo-higrômetro

(Fonte: próprio autor)

Com base em estudos preliminares, verificou-se a necessidade de aferição diária do teor de CO2 no interior da câmara, padronizando a alimentação em 5% a cada 12 horas.

Esta perda de manutenção da concentração do CO2 pode ter sido pela penetração do gás

nos corpos de prova em análise e por possíveis vazamentos que ocorria na câmara durante a realização do experimento.

O teor de gás carbônico (CO2) presente na câmara de carbontação foi determinado

pelo máximo valor possível verificado na bibliografia sem que houvesse prejuizo na microestrutura da argamassa. Em estudo realizado por Pauletti e outros (2007), foi constatado que vários pesquisadores recomendaram percentuais de CO2 inferiores a 20%

pois, em concentrações elevadas, próximas à saturação, pode ocorrer a formação, nas argamassas, de compostos diferentes daqueles encontrados em situações reais em ambientes naturais. A determinação por esta máxima de concentração de CO2 também foi

influenciada pelo tempo disponível para a realização do experimento.

Neste sentido, foi definido para o ensaio que, para uma concentração máxima permitida de CO2, considerando o desempenho da câmara de carbonatação disponível,

trabalhou-se com um teor de CO2 de 15 ± 5%. (a)

(b)

A umidade relativa no interior da câmara também foi definida a partir de estudos realizados por Kulakowski (2002) e Pauletti e outros (2007). A primeira autora afirma que a difusão do CO2 em meio líquido – corpos de prova saturados – é cerca de 104 vezes menor

do que em meio gasoso. Por outro lado, em amostras completamente secas também não se verifica o fenômeno da carbonatação já que inexiste um meio aquoso ou um eletrólito que permita a dissolução do Ca(OH)2 e do CO2 gasoso, permitindo a carbonatação propriamente

dita. Desta forma, Pauletti e outros (2007) indicam valores de umidade relativa entre 50% e 85%. Estes limites foram os adotados na experimentação, sendo colocadas amostras de sílica gel no interior da câmara para ajuste e controle da umidade.

Foi considerada a temperatura ambiente no interior da câmara, já que esta propriedade não provoca influência significativa em ensaios de carbonatação acelerados, quando conduzidos sob temperaturas habituais (KULAKOWSKI, 2002; PAULETTI et al., 2007).

Após a cura em câmara úmida, iniciou-se o período de pré-condicionamento (sazonamento) dos corpos de prova de argamassa a fim de padronizar a umidade e temperatura das amostras antes do ensaio. Após os 28 dias de cura, os corpos de prova foram levados para secagem em estufa a 50 ± 5 ºC por 7 dias, até a constância de massa (completamente secos). Esta temperatura foi utilizada por Wolf (2010) para evitar a fissuração excessiva que pode ocorrer quando o corpo de prova é seco em estufa a 100 ºC durante muito tempo. Em seguida, as amostras foram deixadas, por 5 dias, em câmara seca climatizada a 23 ± 1 ºC e 60% ± 5% de umidade relativa, para padronização das amostras a temperatura e umidade relativa ambiente.

Em seguida, todos os corpos de prova foram colocados na câmara de carbonatação acelerada. As amostras foram condicionadas até as idades de ensaio, definidas em 7, 14, 28, 56 e 84 dias. Para cada idade de análise, foram confeccionados dois corpos de prova de cada traço (AR, A30 e A50), totalizando um conjunto de 30 amostras dentro da câmara no início do condicionamento. A câmara apenas era aberta para retirada dos corpos de prova nas idades de ensaio, garantindo, assim, que o conjunto de amostras fosse submetido à mesma condição de aceleração, sem que houvesse variações de ambiente durante o condicionamento.

Os corpos de prova de argamassa no período de pré-condicionamento e submetidos ao ensaio de carbonatação acelerada, com teor de 15 ± 5% de CO2, e umidade relativa

Figura 4.17 _{– Corpos de prova de argamassa em período de sazonamento e condicionados ao} ensaio de carbonatação, respectivamente

(Fonte: próprio autor)

A verificação da profundidade de carbonatação foi realizada pelo método colorimétrico de tratamento com solução de fenolftaleína, segundo recomendação de RILEM (1984). Em primeiro estágio, os corpos de prova de argamassa foram rompidos à tração por compressão diametral, como apresentado na Figura 4.18a. Em seguida, foi aspergida solução de fenolftaleína3 _{na superfície rompida da amostra. Pode ser observado na Figura}

4.18b um corpo de prova de argamassa, antes de ser condicionado à carbonatação acelerada, que sofreu ruptura diametral, seguindo do tratamento com solução de fenolftaleína.

Figura 4.18 – Ruptura diametral do corpo de prova e tratamento da superfície rompida com

solução de fenolftaleína, respectivamente

(Fonte: próprio autor)

3 _{A solução de fenolftaleína consiste em: 1% de fenolftaleína, 29% de água destilada, 70% de álcool}

isopropílico (medidas em massa), segundo especificações da RILEM (1984).

(a) (b)

O CH presente na matriz da argamassa adquire uma tonalidade rosada, enquanto a parte que sofreu carbonatação permanece inalterada. Apesar do pH de precipitação do CaCO3 ser da ordem de 9,4, estudos mostraram que pH abaixo de 11,5 e 11,8 já não

assegura a manutenção da passivação do aço (CASCUDO, 1997). Desta forma, a cor rosa na análise pode indicar a presença de CH, mas não a ausência total de carbonatação. A frente de carbonatação não deve ser considerada rígida, mas gradual (VILLAIN et al., 2007). Esse tipo de análise pode ser empregado como método comparativo entre amostras, essencialmente qualitativo. Tal comparação se deu pela medição, com paquímetro digital, da profundidade incolor verificada nas bordas da superfície tratada. Cada superfície recebeu seis leituras, totalizando 12 medidas para cada corpo de prova (24 medidas para cada traço, em cada idade analisada).

4.2.8 ENSAIO DE PENETRAÇÃO DE CLORETOS EM ARGAMASSAS