Linha de Pesquisa: Materiais e Mecânica dos Materiais.
1 Doutoranda em Engenharia de Estruturas - EESC-USP, vms@sc.usp.br.
2 Professor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, liborioj@sc.usp.br
Valdirene Maria Silva & Jefferson Benedicto Libardi Libório 106
1 INTRODUÇÃO
Atualmente, grande parte das pesquisas sobre durabilidade de concreto é desenvolvida em corpos-de-prova e as previsões do desempenho de estruturas de concreto armado submetidas ao ambiente agressivo são realizadas através da extrapolação destes resultados. No entanto, um elemento estrutural em serviço não apresenta o mesmo comportamento que o material isolado. Portanto, este trabalho pretende apresentar o comportamento do concreto de alto desempenho em vigas de concreto armado nas condições de uso, e submetidas à ação da carbonatação.
2 METODOLOGIA
As vigas foram moldadas e submetidas à cura úmida durante sete dias, foram carregadas, pré-condicionadas durante 21 dias e inseridas em um ambiente de carbonatação acelerada com 50% de concentração de CO2 durante 28 dias. O carregamento das vigas foi aplicado por meio de protensão externa, proporcionando um conjunto possível de ser inserido em uma câmara de carbonatação. A profundidade de carbonatação foi determinada em corpos-de-prova isolados e em corpos-de-prova extraídos de vigas de concreto armado, sendo que as medidas foram realizadas nas regiões onde ocorrem as fissuras de flexão e nas regiões comprimidas.
3 DESENVOLVIMENTO
Foram utilizados agregados: graúdo, areia natural quartizosa, cimento Portland CP II E 32, superplastificante à base de policarboxilatos, sílica ativa de ferro silício ou silício metálico (SFS), sílica ativa extraída da casca de arroz (SCA) produzidas no LMABC, e barras de aço CA-50.
A determinação dos traços de concreto seguiu os procedimentos de Helene &
Terzian (1992), cujas informações são apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 – Composição dos traços de concretos com CP II E 32.
Concreto Traço
1:m
Traço 1:a:p a/agl SP (%)
Consistência (mm)
C (kg/m3) Viga 1 Sem sílica 1:5,0 1:2,06:2,94 0,47 0 100 384 Viga 2 10% SFS 1:4,64 1:1,88:2,76 0,40 0,4 100 386 Viga 3 10% SCA 1:4,64 1:1,88:2,76 0,40 0,6 100 386 Sendo: C = consumo de cimento; a = areia; p = 70 % da brita 1 e 30% da brita intermediária; SP = superplastificante e a/agl = relação água/aglomerante.
4 RESULTADOS OBTIDOS
Na Tabela 2 são apresentados os resultados de resistência à compressão simples determinada em corpos-de-prova cilíndricos, com 100 mm de diâmetro e 200 mm de altura, submetidos à cura úmida e carbonatação acelerada.
Na Tabela 3 são apresentados os valores da profundidade de carbonatação determinados em corpos-de-prova, ao longo do comprimento das vigas e nas regiões tracionadas e comprimidas das vigas.
Valdirene Maria Silva & Jefferson Benedicto Libardi Libório
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 8, n. 32, p. 105-108, 2006 107
Tabela 2 – Valores de resistência à compressão simples.
fcj (MPa) Tipo de exposição Idade
(dias) Viga 1 Viga 2 Viga 3 Tabela 3 – Carbonatação determinada em corpos-de-prova e vigas.
Profundidade de carbonatação x (mm) Elemento
Não foi observada uma variação significativa entre a profundidade de carbonatação determinada nas vigas 1 e 2 (p = 0,1374), enquanto que a viga 3 apresentou profundidade de carbonatação significativamente menor (p = 4,7.10-8). Na viga 2 e 3 foram utilizados 10% de SFS e 10% de SCA respectivamente em substituição volumétrica ao cimento Portland. Nas vigas 3 verificou-se a eficiência da SCA frente à ação da carbonatação. Esta eficiência está relacionada ao valor de pH das sílicas, a reatividade da SCA com o hidróxido de cálcio e a superfície específica [SCA = 200 m2/g e SFS = 20 m2/g, Silva (2004)]. Foi observada uma maior carbonatação na região tracionada das vigas.
São apresentados no gráfico da Figura 1 os valores médios da profundidade e carbonatação determinados ao longo de todo o comprimento das fissuras referentes às vigas 1, 2 e 3. Estas leituras foram realizadas na posição em que o cobrimento tem uma espessura de 30 mm. As vigas com adição de sílica foram as que apresentaram menores profundidades de carbonatação perpendicular à fissura e com um maior destaque para a SCA, viga 3. Vale ressaltar que em várias regiões da fissura a armadura que estava posicionada a 30 mm foi atingida. As fissuras proporcionam um caminho preferencial para a difusão do dióxido de carbono invalidando a eficiência do concreto de elevado desempenho para idades avançadas.
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Figura 1 – Valores médios de carbonatação ao longo de todo o comprimento da fissura, na espessura de 30 mm de cobrimento e ilustração da corrosão.
A determinação da carbonatação em corpos-de-prova é representativa apenas para regiões sem fissuras. Na região fissurada foi facilitada a difusão do dióxido de carbono para regiões internas da viga, que despassivou a armadura e com a presença da umidade desencadeou a corrosão, Figura 1. A carbonatação não está inexoravelmente ligada à corrosão da armadura. Esta reduz o valor do pH, deixa a armadura despassivada e pode dar início ao processo de corrosão se houver umidade. Portanto, a presença de fissura juntamente com a carbonatação e a umidade
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proporcionam condições ideais para desencadear a corrosão. Apenas um ano de umidade foi suficiente para iniciar a corrosão da armadura.
5 CONCLUSÕES PARCIAIS
A espessura do cobrimento foi suficiente, uma vez que a profundidade de carbonatação máxima obtida foi de 18,40 mm na região tracionada da viga 1 e o cobrimento foi de 30 mm.
A espessura do cobrimento não é parâmetro único para garantir a durabilidade da estrutura. A presença de fissuras no elemento estrutural pode invalidar a função do mesmo. Para fissuras com abertura menor que 0,2 mm foi verificada a difusão do dióxido de carbono para a região da armadura, desencadeando sua despassivação e corrosão da armadura após um ano de exposição ao meio ambiente.
Existe diferença entre os resultados de carbonatação obtidos com os corpos-de-prova e o elemento estrutural. Isto porque em elementos fissurados tem-se um caminho preferencial para a difusão do dióxido de carbono e também porque a carbonatação não é uniforme ao longo do elemento estrutural. Foi verificado que a tendência é que essa seja menor na região comprimida e maior na região tracionada da viga.
A simples adoção de concretos de alto desempenho para construção de elementos estruturais não é suficiente nas peças que contenham fissuras e são submetidas à atmosferas ambientais agressivas. Portanto recomenda-se que as estruturas de concreto armado fissuradas sejam impermeabilizadas ou revestidas e ao longo da vida útil se realize manutenção preventiva.
6 AGRADECIMENTOS
A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), pela bolsa de estudo concebida.
7 REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - procedimento, Rio de Janeiro, 2003.
HELENE, P. R. L.; TERZIAN, P. (1992). Manual de dosagem e controle do concreto. Brasília, DF: Pini. 349 p.
RICHARDSON, M. G. (1988). Carbonation of reinforced concrete: Its causes and management. New York: CITIS Ltd. Publishers. 205 p.
SILVA, V. S. (2004). Aderência de chapisco em concretos estruturais – melhoria da microestrutura da zona de interface pela adição da sílica da casca de arroz.
São Carlos. Tese (Doutorado). Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais - Universidade de São Paulo.
ISSN 1809-5860
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 8, n. 32, p. 109-112, 2006
MODELO ESTOCÁSTICO DE PRESSÕES PARA A ESTIMATIVA DA CONFIABILIDADE ESTRUTURAL DE SILOS ESBELTOS
Andrés Batista Cheung1 & Carlito Calil Junior2
R e s u m o