Determinação Do Coeficiente de Difusão de Cloretos20061113182143

ANAIS DO 48 CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2006 - 48CBC0029 1

DETERMINAO DO COEFICIENTE DE DIFUSO DE CLORETOS E DA VIDA TIL DE CONCRETOS DE CIMENTO BRANCO

Determination of Chloride Diffusion Coefficient and Service Life of White Concretes

Ana Carina Rizzon (1); Jairo Jos de Oliveira Andrade (2)

(1) Eng Civil, Mestre em Engenharia: Energia, Ambiente e Materiais (PPGEAM) - Universidade Luterana do Brasil (ULBRA)

email: [email protected]

(2) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil da PUC/RS email: [email protected]

Resumo Grande parte dos danos nas estruturas de concreto armado tem como causa a corroso das armaduras onde um dos seus principais agentes so os ons cloreto (Cl-). Em virtude disto, cresce a preocupao com a questo da durabilidade e vida til das estruturas. Desta forma, realizou-se um estudo sobre a influncia do tipo de cimento (cimento branco e pozolnico) e da relao a/c (0,3; 0,4; 0,5) no coeficiente de difuso de cloretos (D). Vigas foram imersas em soluo de cloretos (3,5%) por 6 meses. A cada 2 meses foram retiradas amostras de material das vigas e obtidos os perfis de penetrao de cloretos. Utilizando-se a soluo da funo de erro da 2 Lei de Fick, determinou-se o coeficiente de difuso de cloretos e a vida til de projeto dos concretos de CP B e CP IV de relao a/c 0,5. Os concretos de CP B apresentaram maiores resultados de resistncia compresso e de D que os concretos de CP IV. Verificou-se a diminuio de D ao longo do perodo estudado, o que resultou no aumento da vida til de projeto dos concretos analisados. A variao de D no contemplada pela soluo da funo de erro, o que no condiz com a condio real de servio das estruturas de concreto. Palavra-Chave: cimento Portland branco; cloretos; coeficiente de difuso; vida til.

Abstract A great amount of damages in the concrete structures happens due to corrosion of the reinforcement, mainly due the action of chloride ions. The ability of concrete to resist ions is a critical parameter in the durability and service life of steel-reinforced concrete structures. In this paper, a study was done to verify the influence of cement type (pozolanic and white cement) and w/c ratio (0,3; 0,4; 0,5) in chloride diffusion coefficient. Beams were immersed in a chloride solution (3,5%) for 6 months. Each 2 months concrete sample were collected and a chloride profile was determined. The error function solution to Ficks 2nd Law was used to calculate the chloride diffusion coefficient and the projects service life of the concretes with 0,5 w/c ratio. The results found that compressive strength and the diffusion coefficient were higher to CP B than the CP IV for the period evaluated. As the value of D decreased during the experiments, the calculated project's service life increased. But the error function solution doesnt consider the variation of the parameter D, so it doesnt represents the real situation in the concretes structures. Keywords: white cement; chlorides; diffusion coefficient; service life.


1 Introduo

O cimento Portland branco estrutural apresenta-se como uma nova tendncia no mercado da construo civil nacional, sendo utilizado tanto em estruturas de concreto armado como em elementos isolados, na forma de pavers, meios-fios, entre outros. A variedade de cores obtidas atravs da adio de corantes ao concreto branco e a compatibilidade das propriedades mecnicas com as estticas do material contribuem a difundir ainda mais esta nova tendncia (HELENE e GALANTE, 1999).

O cimento branco se diferencia dos demais tipos de cimento por sua tonalidade mais clara, que obtida atravs da utilizao de matrias-primas e equipamentos especiais para produo de um clnquer com teor de ferro inferior ao do cimento cinza. A concentrao de ferro no clnquer o que confere a diferena de tonalidade clara e escura ao cimento (METHA e MONTEIRO, 1994).

A quantidade de clnquer no cimento branco , em geral, reduzida devido substituio por fler calcrio na sua composio, o que contribui com a alvura do material, porm no contribui com as propriedades relacionadas durabilidade. O fler exerce apenas a funo de tamponamento, no forma C-S-H com o passar do tempo como as pozolanas, e ainda, h uma reduo do material cimentcio pela substituio por filer (RIZZON, 2006).

Estudos sobre o cimento branco e que abordam a questo da durabilidade se caracterizam por serem inovadores, pois h deficincia de pesquisas nesta rea. A nvel nacional pode-se citar Mattos e Dal Molin (2003) e Kirchheim (2003) que abordaram esta questo atravs da ao dos agentes agressivos, Cl- e CO2, respectivamente; em relao s propriedades mecnicas tm-se um estudo mais amplo, realizado por Hamad (1995), Katz (2002), Benitez et al. (2002), entre outros. As caractersticas, a fabricao e o emprego do cimento branco na construo civil nacional so regidos pela norma NBR 12989 (ABNT, 1993).

A literatura sobre durabilidade das estruturas aponta a corroso da armadura devido ao dos ons cloretos como um dos problemas mais srios que podem ocorrer nas estruturas de concreto (ANDRADE, 1997; NEVILLE, 1997). Em decorrncia disto, cresce a preocupao com a questo de durabilidade e vida til das estruturas. Alguns modelos vm sendo desenvolvidos com a inteno de prever o tempo necessrio para que os ons cloreto atinjam a armadura, iniciando assim a propagao do processo corrosivo. As solues da 2 Lei de Fick so bastante utilizadas para este propsito. Mas algumas destas solues no consideram a variao de parmetros fundamentais relacionados ao do meio ambiente e as modificaes que ocorrem na microestrutura do concreto ao longo do tempo, tais como o coeficiente de difuso e a concentrao superficial de cloretos. Desta forma, a vida til prevista atravs destas solues, no condiz com a vida til real que a estrutura pode vir a ter. Portanto, estudos devem ser conduzidos para a verificao da aplicabilidade destes modelos e solues.


2 Materiais e Mtodos 2.1 Caracterizao dos Materiais Utilizados

2.1.1 Cimentos Para a confeco dos concretos dos corpos-de-prova e vigas foram utilizados dois

tipos de cimento Portland, o branco estrutural (CP B) e o pozolnico (CP IV) utilizado como referncia. A composio qumica dos cimentos encontra-se na Tabela 1, enquanto que suas caractersticas fsicas e mecnicas encontram-se na Tabela 2. Os valores apresentados na Tabela 1 e Tabela 2 foram fornecidos pelos fabricantes dos cimentos, que so de origem nacional.

Tabela 1 - Propriedades qumicas dos cimentos. Parmetros Unidade CP B CP IV

C3S % 66,86 59,22 C2S % 12,01 10,23

C4AF % 0,55 8,47 C3A % 11,81 6,08 SO3 % 1,84 2,29

Al2O3 % 4,57 11,01 Fe2O3 % 0,18 4,73

CaO (Livre) % 2,53 2,27 CaO % 66,52 34,3

Perda ao Fogo PF % 3,59 1,82 Resduo Insolvel RI % 0,4 41,56

Tabela 2 Propriedades fsicas e mecnicas dos cimentos.

Parmetros Unidade CP B CP IV rea especfica Blaine cm2/g 3271 508

Incio de pega h:min 02:34 07:10

Fim de pega h:min 04:17 -

Massa especfica g/cm3 2,99 2,82

3 dias MPa 23,76 18,60

7 dias MPa 29,48 21,70 Resistncia mecnica (MPa) 28 dias MPa 40,40 34,30

2.1.2 Agregados


Os agregados foram cuidadosamente selecionados de tal forma que estivessem isentos de impurezas e umidade, o que interferiria diretamente nas propriedades dos concretos produzidos.

Utilizou-se agregado grado de origem basltica e sua distribuio granulomtrica e caractersticas fsicas, determinadas conforme as normas NBR 7217 (ABNT, 1987) e NBR 9776 (ABNT, 1986), encontram-se na Tabela 3.

Tabela 3 Caractersticas do agregado grado utilizado na produo dos concretos.

Determinaes Mtodo de ensaio Resultados obtidos

Percentagem retida (em massa)

Abertura da peneira ABNT

(mm) Individual Acumulada 25 0 0 19 4 4

12,5 43 47 9,5 30 77 6,3 21 98 4,8 2 100

Composio Granulomtrica NBR 7217

2,4 0 100 Dimenso mxima

caracterstica NBR 7217 19 mm

Classificao NBR 7217 Brita 1 Massa especfica

(kg/dm3) NBR 9776 2,65

Massa unitria (kg/dm3) NBR 9776 1,56

O agregado mido empregado foi a areia natural de origem quartzoza e suas

caractersticas, determinadas conforme as normas NBR 7217 (ABNT, 1986) e NBR 9776 (ABNT, 1987), encontram-se na Tabela 4.


Tabela 4 Caracterizao da areia utilizada na produo dos concretos.

Determinaes Mtodo de ensaio Resultados obtidos

Percentagem retida (em massa)

Abertura da peneira ABNT

(mm) Individual Acumulada 4,8 2 2 2,4 6 8 1,2 10 17 0,6 23 40 0,3 47 87 0,15 12 99

Composio Granulomtrica NBR 7217

< 0,15 1 100 Dimenso mxima

caracterstica NBR 7217 4,8 mm

Mdulo de finura NBR 7217 2,54 Massa especfica

(kg/dm3) NBR 9776 2,62

Massa unitria (kg/dm3) NBR 9776 1,51

2.1.3 Resina Epxi Para a impermeabilizao das vigas do ensaio de penetrao de cloretos utilizou-se

um adesivo estrutural base de resina epxi, de mdia viscosidade. 2.1.4 Cloreto de Sdio

Utilizou-se cloreto de sdio em forma de sal refinado na preparao da soluo de imerso das vigas do ensaio de cloretos. 2.2 Procedimentos Experimentais

2.2.1 Mtodo de Dosagem Foi empregado o mtodo de dosagem IPT/EPUSP (HELENE e TERZIAN, 1993)

para a moldagem dos corpos-de-prova de concreto conforme especificaes da NBR 5738 (ABNT, 1994), onde se mantiveram fixos um abatimento de 7,0 1,0 cm e teor de argamassa de 50%.

Em seguida foram feitos os ajustes de trao, com o auxlio do software Grapher, obtendo-se os diagramas de dosagem dos cimentos. O diagrama de dosagem fornece a equao da reta cuja varivel independente a relao a/c, e a dependente, o trao. A partir de valores pr-fixados de relao a/c (0,4; 0,5; 0,6) determinaram-se os traos definitivos para a produo dos concretos deste trabalho, apresentados na Tabela 5, onde consta tambm o consumo de cimento conforme o trao de concreto e o tipo de cimento.


Tabela 5 - Traos definitivos dos concretos de CP B e CP IV.

Tipo de cimento

Relao a/c

Trao em massa

Consumo de cimento (kg/m)

0,4 1 : 0,68 : 1,86 557,79

0,5 1 : 1,54 : 2,54 414,62 CP IV

0,6 1 : 2,22 : 3,22 330,45

0,5 1 : 1,78 : 2,78 388,94 CP B*

0,6 1 : 2,35 : 3,35 321,54 * Ao final do trabalho verificou-se um problema relacionado dosagem do concreto de CP B de relao a/c

0,4, portanto seus resultados no sero apresentados. 2.2.2 Produo dos Concretos

A partir do proporcionamento apresentado na Tabela 5, foram selecionados e pesados os materiais utilizados na produo dos concretos e imprimao da betoneira. As misturas foram realizadas em betoneira de eixo inclinado, como mostrado na Figura 1a, com a ordem de colocao dos materiais seguindo o recomendado por HELENE e TERZIAN (1993). O abatimento do concreto foi verificado atravs do ensaio de tronco de cone conforme especificaes da NBR 7223 (ABNT, 1982), mostrado na Figura 1b.

(a) (b)

Figura 1 Concreto de CP B: (a) adio de cimento mistura, em betoneira de eixo inclinado; (b) determinao do abatimento atravs do ensaio de tronco de cone.

Foram moldados seis corpos-de-prova cilndricos (10x20cm) para a realizao do

ensaio de resistncia compresso simples e uma viga de dimenses 10x20x50cm para o ensaio de penetrao de cloretos para ambos os cimentos utilizados. Utilizou-se vibrador mecnico com agulha de 25 mm no adensamento dos corpos-de-prova e vigas que foi executado em uma nica camada. Como desmoldante, utilizou-se leo mineral.

Aps 24 horas em ambiente de laboratrio, fez-se a desfrma e realizou-se a cura de forma distinta para os corpos-de-prova e vigas. Os corpos-de-prova cilndricos foram


imersos em gua (Figura 2a), na temperatura ambiente, onde permaneceram at as idades de realizao dos ensaios. Para as vigas, realizou-se um procedimento de cura similar ao de algumas obras de construo civil, onde os elementos so cobertos por panos, ou at mesmo serragem, sendo umedecidos por um determinado perodo. Desta forma, as vigas foram cobertas por pano umedecido durante sete dias (Figura 2b), e aps a retirada dos panos, permaneceram expostas em ambiente de laboratrio por mais 21 dias. Completos os 28 dias de idade, as vigas foram ento preparadas para o ensaio de penetrao de cloretos.

(a) (b)

Figura 2 (a) cura submersa dos corpos-de-prova; (b) cura das vigas em ambiente de laboratrio. 2.2.3 Ensaio de Resistncia Mecnica

Os corpos-de-prova foram submetidos ao ensaio de resistncia compresso axial aos 3, 7 e 28 dias de idade, sendo retirados da cura em imerso um dia antes da realizao do ensaio para capeamento. Os ensaios de resistncia foram realizados conforme especificaes da NBR 5739 (ABNT, 1994). 2.2.4 Ensaio de Penetrao de Cloretos

Foi realizado um ensaio no acelerado de penetrao de cloretos, com durao de seis meses, para que a penetrao de cloretos ocorresse naturalmente, simulando uma situao real.

Para a realizao deste ensaio foram utilizadas as vigas, impermeabilizadas com resina epxi nas faces de menor rea, direcionando o fluxo de cloretos atravs das faces maiores de 20x50cm (Figura 3a).

A soluo de cloretos foi produzida a partir da dissoluo de cloreto de sdio (NaCl) a uma concentrao de 3,5 % em gua, conforme a concentrao mdia verificada nos oceanos (NEVILLE, 1997; HELENE, 1993). As vigas permaneceram submersas na soluo durante o perodo de realizao do ensaio, tal como mostra a Figura 3b.


(a) (b)

Figura 3 (a) viga de concreto impermeabilizada nas 4 faces de menor rea; (b) vigas submersas em soluo de cloretos.

Para determinao do teor de cloretos, foram retiradas amostras de concreto das

vigas a cada dois meses de imerso sob a forma pulverulenta com uma furadeira de impacto, com furos a cada 5 mm de profundidade at 25 mm da superfcie, o que permitiu o traado do perfil de penetrao de cloretos em funo da profundidade.

Para a medida do teor de cloretos das amostras de concreto realizou-se a titulometria, conforme o princpio apresentado pelo mtodo de Mohr, que consiste em adicionar soluo de cloretos cromato de potssio (K2CrO4), como indicador, e em seguida nitrato de prata (AgNO3), como titulante, at atingir o ponto de viragem. O ponto de viragem equivale ao volume correspondente de nitrato que permite a mudana de colorao da mistura para um tom marrom-avermelhado, que alcanado pela precipitao do cromato de prata (AgCrO4). 2.2.5 Emprego da Soluo da Funo de Erro da 2 Lei de Fick

Utilizando os perfis de penetrao de cloretos, e com auxlio do software Mathcad, determinou-se o coeficiente de difuso (D) e a concentrao superficial (Cs) de cloretos para cada trao de concreto confeccionado. Os dados foram ajustados empregando-se o Mtodo dos Mnimos Quadrados na soluo da funo de erro da 2 Lei de Fick, expressa pela Equao 1.

=

tD4xerfcCs)t,x(C Equao 1

Onde: C(x,t) = concentrao de cloretos na profundidade x, em um tempo t, em %; Cs = concentrao de cloretos na superfcie do concreto, admitida constante, em %; x = profundidade, em cm; D = coeficiente de difuso de cloretos, em cm/ano; t = tempo, em anos; e


erfc = funo complementar de erro de Gauss.

Na Equao 1 isolou-se a varivel tempo tornando-a dependente das demais variveis, obtendo-se a Equao 2. Na Equao 2, t representa o tempo para despassivao das armaduras, que vida til de projeto das estruturas de concreto (ANDRADE, 2005).

2

12

4

=

s

crs

CCCerfc

Dxt Equao 2

Utilizando-se a Equao 2 determinou-se a vida til de projeto dos concretos

moldados com CP B e CP IV de relao a/c 0,5, utilizando como dados de entrada os valores de D e Cs dos 2, 4 e 6 meses em que os concretos estiveram imersos na soluo de cloretos. Adotou-se como cobrimento de armadura 50 mm, o maior valor recomendado pela NBR-6118 (ABNT, 2003), para ambientes de agressividade muito forte. A quantidade crtica de cloretos foi fixada em 0,4% em relao massa de cimento, como sendo o valor limite da despassivao. 3 Resultados e Discusses 3.1 Resistncia Compresso

Os resultados obtidos no ensaio de resistncia compresso encontram-se na Tabela 6, conforme o tipo de cimento e relao a/c dos concretos, onde tambm esto apresentados os valores de abatimento verificados para cada trao.

Tabela 6 Valores mdios observados para resistncia compresso. Fcmdio (MPa) Tipo de

cimento Relao

a/c Abatimento

(cm) 3 dias 7 dias 28 dias 0,5 6,7 20,89 23,18 32,36 CP B 0,6 7,8 14,52 19,36 27,26 0,4 4 20,26 23,06 28,79 0,5 12,5 18,22 21,01 26,5 CP IV 0,6 12 12,1 16,05 24,59

Os concretos produzidos com CP B apresentaram maiores valores de resistncia compresso que os concretos produzidos com CP IV para as idades e relaes a/c comparadas, sendo at 22% superior para a relao a/c 0,5 aos 28 dias. Tal comportamento do CP B j foi observado por Mattos e Dal Molin (2003), e as autoras creditam este bom desempenho presena de fler calcrio na composio do cimento, o que contribui para a densificao da pasta de cimento hidratado atravs do refinamento dos poros, resultando consequentemente no aumento da resistncia mecnica. O CP B apresenta ainda uma rea especfica dos gros bastante superior do CP IV (Tabela 2),


isso se traduz na finura do cimento, contribuindo com o aumento da resistncia e velocidade de hidratao. 3.2 Penetrao de Cloretos

Com os resultados dos teores de cloretos obtidos na anlise titulomtrica, foram traados os grficos dos perfis de penetrao apresentados na Figura 4.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Profundidade (cm)

Teor

Cl (

%)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Profundidade (cm)

Teor

Cl (

%)

(a) (b)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2

Profundidade (cm)

Teor

Cl (

%)

,5

2 Meses CP IV4 Meses CP IV6 Meses CP IV2 Meses CP B4 Meses CP B6 Meses CP BCcr = 0,4

(c)

Figura 4 Perfis de penetrao de cloretos para os concretos de relao a/c: (a) 0,4; (b) 0,5; (c) 0,6.


Analisando a Figura 4, observou-se o aumento da penetrao de cloretos com o tempo de imerso das vigas de concreto na soluo salina, para todas as relaes a/c. O mesmo foi observado com o aumento da relao a/c, por tornar a estrutura mais porosa facilitando o ingresso dos ons cloreto.

Observou-se que os concretos moldados com CP B apresentaram maiores perfis de penetrao que os concretos de CP IV. De acordo com Page et al. (1986), o C3A e o C4AF, presentes na composio qumica dos cimentos, combinam-se com os cloretos livres formando cloroaluminatos, diminuindo o fluxo de penetrao de cloretos na soluo aquosa dos poros do concreto. Porm, o fler calcrio presente em grande quantidade no cimento branco, reage com o C3A e com o C4AF formando monocarboaluminatos de clcio, restando uma menor quantidade de C3A e de C4AF para fixar os cloretos livres, e j h uma reduo de material cimentcio no cimento pela substituio de clnquer pelo fler calcrio.

No CP IV tambm h uma reduo do material cimentcio pela substituio do clnquer pelas pozolanas, mas diferentemente do fler, de acordo com Gastaldini et al. (2002), as pozolanas formam C-S-H adicional, de menor relao C/S, mais suscetvel de adsorver ons e reduzir a difuso de cloretos.

A presena de fler no CP B responsvel pelo aumento na resistncia compresso, como observado nos concretos moldados com este cimento. As adies pozolnicas tambm o so, mas despendem tempo em suas reaes, tendo um efeito mais pronunciado em maiores idades. Mas observou-se com o comportamento apresentado pelos concretos de CP B, que a resistncia mecnica no rege a resistncia do concreto penetrao de cloretos. A resistncia mecnica influencia na durabilidade das estruturas de concreto, mas no que se refere penetrao de agentes agressivos, a permeabilidade e a composio qumica do cimento so os fatores de maior influncia.

Na Figura 4 tambm est representado o teor crtico de cloretos (Ccr) definido como 0,4% de acordo com a literatura (HELENE, 1993). Observou-se que para ambos os cimentos de relao a/c 0,5 e 0,6, aos 2 meses de imerso, o limite crtico j foi alcanado a uma profundidade de 2,5 cm da superfcie.

Observou-se em todos os perfis de penetrao de cloretos o efeito de pico, que se caracteriza pelo aumento da concentrao de cloretos da superfcie do concreto (x=0,0cm) para a primeira camada interna medida (x=0,5cm), sendo mais acentuado para os concretos de CP IV que para os concretos de CP B. Quando as vigas foram retiradas da soluo de cloretos para obteno das amostras houve a evaporao na camada mais superficial do elemento, enquanto que nas camadas mais internas a concentrao de cloretos se manteve com a umidade. De acordo com Andrade (2001), na rea mais prxima superfcie do concreto o mecanismo preponderante a absoro, com posterior difuso de cloretos nas reas mais internas, permanentemente midas.

Os valores de D e Cs determinados atravs da Equao 1 esto apresentados na Tabela 7 e na Figura 5 e Figura 6.


Tabela 7 Valores de D e Cs determinados atravs da soluo da funo de erro da 2 Lei de Fick.

Relao a/c 0,4 0,5 0,6 Tipo de

cimento

Tempo de Imerso (meses) Cs D (cm/ano) Cs

D (cm/ano) Cs

D (cm/ano)

2 1,51 2,08 1,66 8,11 2,41 9,11 4 2,75 2,03 3,41 2,85 4,41 3,31 CP IV 6 3,5 1,22 4,14 1,59 4,96 1,86 2 - - 2,68 7,52 4,62 8,59 4 - - 3,41 5,41 4,78 5,55 CP B 6 - - 4,19 2,74 4,81 2,76

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

2 4 6

tempo (meses)

D(c

m/a

no)

a/c 0,5-CP B

a/c 0,6-CP B

a/c 0,4-CP IV

a/c 0,5-CP IV

a/c 0,6-CP IV

Figura 5 Comportamento de D no perodo analisado.

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

2 4 6

tempo (meses)

Cs

(%)

a/c 0,5-CP Ba/c 0,6-CP Ba/c 0,4-CP IVa/c 0,5-CP IVa/c 0,6-CP IV

Figura 6 Comportamento de Cs no perodo analisado.


Observou-se na Figura 5 uma diminuio de D com o passar do tempo no perodo analisado. Essa diminuio ocorre principalmente em funo dos processos contnuos de hidratao do cimento Portland. Maiores valores foram obtidos nos concretos com maiores relaes a/c e nos concretos de CP B, como era de se esperar para a difuso de cloretos, visto o comportamento dos concretos na Figura 4.

Observou-se na Figura 6 que Cs aumentou com o passar do tempo dentro do perodo analisado. Os valores de Cs foram maiores para as maiores relaes a/c e para os concretos de CP B.

difcil prever o comportamento que Cs ter nos concretos devido aos vrios fatores que atuam sobre uma estrutura quando exposta. De acordo com Andrade (2001), a ao do meio ambiente tem grande influncia na concentrao de cloretos sobre a superfcie do concreto, que pode estar sujeita a mudanas de temperatura e ciclos de molhagem e secagem, dificultando assim prever o comportamento deste parmetro.

Segundo Lin (1990), existe uma dependncia significativa entre D e Cs em concretos. Com o passar do tempo, a quantidade de cloretos sobre a superfcie do concreto vai penetrando para as camadas adjacentes. Como visto na Figura 6, os concretos com maior Cs apresentaram tambm maiores valores de D. 3.3 Previso da Vida til de Projeto

A soluo da funo de erro da 2 Lei de Fick bastante utilizada para modelagem da penetrao de cloretos no concreto, apresentando bons resultados quando utilizada na determinao de D e Cs, em um dado tempo t. Porm, esta soluo no considera a variao dos parmetros com o passar de tempo, e isso ocorre, tal como mostrado nos resultados do item 3.2. Na Tabela 8, esto apresentados os valores de vida til de projeto calculados atravs da Equao 2.

Tabela 8 Previso da vida til de projeto.

Tipo de cimento

Timerso (meses)

D (cm/ano)

Cs (%)

Vida til de Projeto (anos)

2 7,52 2,68 0,8 4 5,41 3,41 0,94 CP B 6 2,74 4,19 1,64 2 8,11 1,66 1,12 4 2,85 3,41 1,79 CP IV 6 1,59 4,14 2,85

A partir dos resultados da Tabela 8, observou-se a grande influncia da variao de

D e Cs na vida til de projeto prevista para os concretos. Para os dados referentes aos 6 meses de imerso do CP B, obteve-se uma vida til de 1,64 anos, 105% maior que o valor inicial (0,8 anos) referentes aos 2 meses de imerso. O mesmo se observou para o CP IV, onde o aumento foi de 155%.


Conhecida a influncia do tipo de cimento nas propriedades do concreto, verificou-se sua influncia tambm sobre a vida til. Para o concreto de CP IV, a vida til de projeto prevista foi 73% superior que para o concreto de CP B utilizando os dados dos 6 meses de imerso.

Mas para a aplicao da Equao 1, de acordo com Andrade (2005), algumas condies de contorno devem ser consideradas:

a) Admite-se que o concreto um material homogneo e isotrpico; b) Considera-se que o nico mecanismo de transporte atuante a difuso; c) Admite-se que no ocorrem interaes entre os cloretos e os componentes

qumicos do concreto no momento da penetrao; d) O meio considerado infinito; e) Tanto D como Cs so constantes ao longo do tempo, isto , o coeficiente de

difuso completamente independente da concentrao superficial. Estabelecendo uma comparao entre as condies de contorno com os resultados

mostrados na Tabela 8, percebe-se que a soluo da funo de erro no representa com realismo a penetrao de ons cloreto no concreto.

Alguns dos mecanismos de transporte podem estar atuando simultaneamente nas estruturas (NEPOMUCENO, 2005), e a soluo de erro considera apenas o mecanismo da difuso.

Como mostrado na Tabela 8, D e Cs exercem forte influncia sobre a vida til dos concretos, porm a soluo da funo de erro no considera a variao dos parmetros D e Cs com o tempo. Logo, ao se empregar a funo de erro para a previso de vida til, no esto sendo consideradas as transformaes que ocorrem na estrutura com o passar do tempo. O que limita a utilizao da soluo para esta finalidade, pois a tendncia a de se despender o menor tempo possvel na determinao dos parmetros D e Cs, utilizando-se os parmetros referentes aos primeiros meses para a previso da vida til de projeto. Sendo assim, os resultados obtidos sero pouco representativos, e no correspondero vida til real que a estrutura pode vir a ter. 4 Concluses

Os concretos de CP B apresentaram maiores resultados de resistncia compresso que os concretos de CP IV, para todas as relaes a/c e idades comparadas. Isto se deve presena de fler calcrio no CP B, que contribui com a densificao da pasta de cimento atravs do preenchimento dos poros, e sua finura, que contribui com a hidratao do cimento.

Os concretos de CP B apresentaram maiores perfis de penetrao de cloretos que os concretos de CP IV, fato tambm observado em concretos com maior tempo de exposio e relao a/c. A presena de fler tambm responsvel pelo maior teor de Cl- no concreto de CP B, pela substituio do clnquer, restando assim uma menor quantidade de material cimentcio, reagindo ainda com o C3A e o C4AF restando uma menor quantidade para fixar os cloretos livres.

Observou-se uma diminuio de D com o passar do tempo, devido hidratao do cimento, com maiores valores nos concretos de CP B e de maiores relaes a/c. Cs aumentou com o passar do tempo no perodo analisado.


Verificou-se a influncia do tipo de cimento e de D na previso da vida til de projeto dos concretos, obtendo-se valores distintos entre os tipos de cimento para cada perodo em que se realizou a anlise (2, 4 e 6 meses de imerso). Com a diminuio de D, observou-se um aumento na vida til. A soluo da funo de erro da 2 Lei de Fick no considera esta variao, portanto, no se recomenda o emprego desta soluo para a previso da vida til, j que a mesma no representa as transformaes que ocorrem no concreto com o passar do tempo no fornecendo valores de vida til que correspondam aos que efetivamente a estrutura pode vir a ter. 5 Referncias ANDRADE, J. J. O. Durabilidade das Estruturas de Concreto Armado: Anlises das Manifestaes Patolgicas nas Estruturas no Estado de Pernambuco. Porto Alegre, 1997. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil) - Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil, UFRGS. 148p. ANDRADE, J. J. O. Contribuio previso da vida til das estruturas de concreto armado atacadas pela corroso de armaduras: iniciao por cloretos. 2001. 255p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. ANDRADE, J. J. O. Vida til das Estruturas do Concreto. In: Concreto: Ensino, Pesquisas e Realizaes. Geraldo Isaia (Ed.). IBRACON, So Paulo, 2005. p. 923 - 951. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 7217: Agregado - determinao da composio granulomtrica. Rio de Janeiro, 1987. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 9776: Agregados - determinao da massa especfica de agregados midos por meio do frasco Chapman. Rio de Janeiro, 1986. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5738: Moldagem e cura de corpos-de-prova cilndricos ou prismticos de concreto. Rio de Janeiro, 1994. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5739 - Concreto: ensaio de compresso de corpos-de-prova cilndricos. Rio de Janeiro, 1994. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto. Rio de Janeiro, 2003. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 7223: Concreto determinao da consistncia pelo abatimento do tronco de cone . Rio de Janeiro, 1992. ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS (ABNT). NBR 12989: Cimento Portland branco. Rio de Janeiro, 1993.


BENITEZ, A.; BALZAMO, H.; MIGOYA, E. Hormigones de alta prestacin elaborados com cemento gris y cemento blanco. In: 4 Jornadas de desarrollo e innovacin, noviembre, 2002. GASTALDINI, A. L. G.; ISAIA, G. C.; CERVO, T. C. Penetrao de cloretos em concretos com diferentes teores de pozolanas. So Paulo, SP. 2002. 11p. WORKSHOP SOBRE DURABILIDADE DAS CONSTRUES, 2., 2002, So Jos dos Campos. HAMAD, B.S. Investigations of chemical and physical properties of white cement. Advanced Cement Based Materials, v.2, n. 4, p. 161-167, july 1995. HELENE, P.R.L. Contribuio ao Estudo da Corroso em Armaduras de Concreto Armado. So Paulo, 1993. 231p. Tese (Livre Docncia) - Escola Politcnica Universidade de So Paulo. HELENE, P. R. L.; GALANTE, R. Concreto Colorido , So Paulo, 1999. In: Congresso Brasileiro do Cimento, 5. Anais. So Paulo: Congresso Brasileiro de cimento (CBO), 1999 (CD-ROM). HELENE, P.R.L.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. So Paulo: PINI, 1993. 349p. KATZ, A. Properties of concrete made with recycled aggregate from partially hydrated old concrete. Cement and Concrete Research. N. 2236, p. 1-9, 2002. KIRCHHEIM, A. P. Concreto de Cimento Portland Branco Estrutural: Avaliao da Carbonatao e da Absoro Capilar. Dissertao (Mestrado em Engenharia). Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil, UFRGS, 2003. 175p. LIN, S. H. Chloride Diffusion in a Porous Concrete Slab. Corrosion Science, v.46, n.12, 1990. p. 964-7. MATTOS, L.; DAL MOLIN, D. C. C. Avaliao da influncia do cimento Portland branco estrutural na resistncia penetrao acelerada de ons cloretos e na absortividade de concretos com diferentes relaes gua/cimento. In: CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO, 45, 2003, Vitria ES. So Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, 2003. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. So Paulo: PINI, 1994. 580p. NEPOMUCENO, A. A. Mecanismo de Transporte de Fluidos no Concreto. In: Concreto: Ensino, Pesquisas e Realizaes. Geraldo Isaia (Ed.). IBRACON, So Paulo, 2005. p. 793 - 287


NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. So Paulo: PINI, 1997, 2 ed. 828p. PAGE, C. L.; SHORT, N. R.; HOLDEN, W. R. The influence of diferente cementes on chloride-induced corrosion of reinforcing steel. Cement and Concrete Research, v. 16,1986, p. 79-86. RIZZON, A. C. Determinao do Coeficiente de Difuso de Cloretos e da Vida til de Projeto de Concretos Moldados com Cimento Portland Branco. Dissertao (Mestrado em Engenharia). Programa de Ps-Graduao em Engenharia: Energia, Ambiente e Materiais, ULBRA, 2006. 133p.

Resumo Abstract

Documents

Determinação Do Coeficiente de Difusão de Cloretos20061113182143