ENSAIO DE CARBONATAÇÃO

Os ensaios de carbonatação acelerada tiveram início após a constância de massa dos corpos-de-prova. Ao saírem da câmara úmida, os corpos-de-prova destinados a carbonatação foram mantidos em ambiente de laboratório com temperatura e umidade constantes, de 20ºC e 50% respectivamente, até ser obtida a constância de massa, ou seja, até quando a diferença entre duas pesagens consecutivas do mesmo corpo-de-prova, entre períodos de 24 horas não excedesse 0,5% do menor valor obtido, garantindo que os poros não estavam mais saturados com água. Com os poros saturados a difusão do CO2 nos corpos-de-prova seria prejudicada

devido a menor difusividade do mesmona água. No entanto, os cps não poderiam estar com umidade muito baixa, pois o processo de carbonatação consiste na dissolução do CO2 na água do poro.

A carbonatação acelerada é um ensaio que já foi utilizado por vários autores na medição da corrosão de armaduras (Alonso & Andrade, 1987; Nepomuceno, 1992; Bauer, 1995; Monteiro, 1996). O ensaio consiste na manutenção dos corpos-de-prova em uma câmara lacrada na qual são aplicados fluxos de CO2 em teores superiores aos encontrados na atmosfera.

O avanço da frente de carbonatação pode ser medido de diversas formas. As formas utilizadas no presente trabalho foram o acompanhamento da evolução de massa, um indicador a base de fenolftaleína, a variação do potencial de corrosão das barras, a intensidade de corrosão e a resistência ôhmica.

A variação de massa do corpo-de-prova pode ser um indicativo do avanço da frente de carbonatação porque ocorrem acréscimos de massa ao mesmo durante o processo de carbonatação devido à formação do CaCO3 dentro do corpo-de-prova. E quando há estabilização de massa deduz-se que o processo estabilizou ou está muito lento.

O dióxido de carbono que penetra no concreto reage com os componentes alcalinos presentes em sua fase aquosa, principalmente o Ca(OH)2, resultando na redução do valor do pH. A profundidade da superfície carbonatada é chamada profundidade de carbonatação. A redução do pH pode tornar-se visível pela mudança de cor de um indicador satisfatório. Uma solução de 1% de fenolftaleína em 70% de álcool etílico é satisfatória para a determinação da profundidade de carbonatação. A fenolftaleína, que é o indicador mais utilizado, torna o concreto não carbonatado vermelho carmim e sem alteração de cor o concreto carbonatado (RILEM CPC-18, 1988). A viragem da fenolftaleína de vermelho carmim para o incolor se dá para um pH em torno de 9,3. Também podem ser utilizados outros indicadores, cujas viragens são (Krajči & Janotka, 2000): nitramin, 11,5; timolftaleína, 10,0; e m-nitrofenol, 8,0. Segundo Parrott (1987), a difração de raio-X pode ser usada para medir a redução de hidróxido de cálcio e o aumento de várias formas de carbonato de cálcio. O uso da fenolftaleína, devido ao seu campo de viragem, é só uma aproximação da zona de carbonatação (Nepomuceno, 1992).

3.4.1. Câmara de carbonatação

O processo de carbonatação acelerada foi realizado em uma câmara desenvolvida no laboratório de ensaios de materiais da UnB por Bauer (1995).

A câmara consiste em um ambiente vedado com um volume de, aproximadamente, 25 litros na qual foram aplicados fluxos de CO2, a uma vazão determinada, através de um orifício feito na câmara situado em sua parte inferior, fazendo com que o gás se desloque entre os corpos-de-prova, uma vez que a saída do gás está em sua parte superior como mostra o esquema da Figura 3.5 ilustrado na Foto 3.4. A concentração de CO2 dentro da câmara é de, aproximadamente, 100%. Para evitar a contaminação do ambiente externo com o CO2 foi colocada na saída do gás uma solução de hidróxido de cálcio saturado em água para reagir com o mesmo formando o CaCO3. A vedação da câmara é feita com a colocação de massa para calafetar em sua tampa.

Câmara de Carbonatação

Figura 3.5: Esquema da câmara de carbonatação utilizada nos ensaios.

Durante o ensaio de carbonatação foi feito um controle da umidade relativa dentro da câmara através da disposição de um lastro de uma solução feita com 38,5% de H2SO4 em relação ao volume de água, para a obtenção de uma umidade relativa em torno de 60%, segundo a norma ASTM E 104-85.

Foto 3.4: Câmara de carbonatação utilizada nos ensaios.

3.4.2. Metodologia

Os ensaios de carbonatação foram divididos em cinco séries de modo que os cps de mesma relação a/c e mesmo período de cura fossem feitos ao mesmo tempo. Essa divisão está disposta na Tabela 3.6. Em cada série foram feitos vários ciclos de carbonatação.

Tabela 3.6: Divisão das séries ensaiadas.

SÉRIE GRUPOS CURA

(dias)

IDADE DOS CPS (início do ensaio - dias)

Nº DE CICLOS DE CARBONATAÇÃO

1ª G1, G2 e G3 7 65 33

2ª G1, G2 e G3 28 94 33

3ª G4, G5 e G6 7 60 28

4ª G4, G5 e G6 28 75 28

5ª G7 e G8 7 75 27

Na 1ª, 2ª, 3ª e 4ª série foram aplicados, inicialmente, fluxos com uma vazão de 5 l/min com duração de 10 minutos, em ciclos de 30 minutos. Ao final de cada ciclo foram feitas medidas das variáveis eletroquímicas, somando um total de 04 medidas por dia. Após a 4ª medida do dia os cps eram colocados na câmara onde passavam a noite sem aplicação de nenhum fluxo. Ao despassivarem as armaduras com 10 mm de cobrimento a duração dos ciclos foi alterada para a aplicação de três fluxos diários, com mesma vazão de 5 l/min e duração de 10 minutos, para as 1ª, 2ª, 3ª e 4ª séries e uma leitura diária das variáveis eletroquímicas.

A metodologia utilizada para a 5ª série foi similar a das outras séries, a única alteração foi a duração do fluxo que reduziu à metade, ou seja, os fluxos também tiveram uma vazão de 5 l/min mas uma duração de 5 minutos. E após a despassivação das armaduras de 10 mm foram aplicados dois fluxos diários e não três como nas outras séries. Esta alteração foi motivada por problemas no fornecimento de gás por parte do fornecedor.

Cada ciclo representa o período de permanência dos corpos-de-prova dentro da câmara de carbonatação após a aplicação do primeiro fluxo até sua retirada da câmara.