Análise de dados para elaboração de diretrizes visando à detecção de sulfetos e sulfatos na composição de CCR

Abstract

Resumo: A presença de produtos deletérios na composição do concreto pode levar ao comprometimento da durabilidade da estrutura, se não for detectada inicialmente. Embora a tecnologia de investigação de materiais em laboratório esteja bastante avançada, as normas que preconizam os ensaios são falhas para alguns casos, como para a detecção da presença de sulfetos e sulfatos em agregados para CCR, conforme demonstrado nesse trabalho. Foram realizados ensaios de caracterização dos agregados provenientes de uma pedreira, localizada na região intermediária do rio Tibagi no Paraná, e dos demais insumos do concreto visando efetuar a análise do maciço em questão, quando da sua utilização para confecção de estruturas em CCR. Durante o período de moldagem e ensaios dos corposde- prova foi detectada, acidentalmente, a deposição de materiais esbranquiçados no local em estudo, fazendo com que esta pesquisa buscasse determinar a influência destes produtos nas características do CCR. Os resultados obtidos para cimento, água, aditivos e agregados a partir dos ensaios preconizados pelas respectivas normas nacionais e internacionais encontraram-se dentro dos limites estabelecidos. Sendo assim, foram moldados corpos-de-prova para verificar o comportamento do concreto ao ensaio de resistência à compressão. Os corpos-de-prova atingiram uma resistência final considerada satisfatória, no entanto, foi observada a baixa evolução da resistência se comparada aos resultados obtidos em ensaios para a construção de barragens de CCR. Para verificar qual a causa do fenômeno observado, foram moldados 64 corpos-de-prova variando o tipo de água, cimento, agregados e aditivos. Somente os ensaios utilizando corpos-de-prova moldados com outro tipo de agregado mostraram-se relevantes, apresentando um rendimento de 0,12 MPa/kg/m³ contra 0,09 MPa/kg/m³ aos 180 dias dos CP's com o agregado da pedreira em estudo. Visando pesquisar a origem do efeito causado pelos agregados, foram realizados ensaios complementares não previstos por normas, como: determinação do teor total de enxofre, DRX, MEV, FRX e MO. Com estes ensaios foi possível detectar a presença de cristais de etringita tardia em razão da presença de sulfetos e sulfatos no agregado pulverizado. Visto que para a confecção do CCR é utilizada uma quantidade elevada de material pulverulento com o intuito de reduzir o índice de vazios, o agregado pulverizado contaminado passou a apresentar, devido à alta superfície específica dos grãos, maior potencial reativo, resultando na formação de etringita que, devido às características expansivas da reação, retardou o ganho de resistência. Esse fenômeno foi potencializado pelos consumos relativamente baixos de aglomerante quando comparados com concreto convencional. Dados os resultados obtidos neste estudo, destacou-se a importância de complementação das normas vigentes tanto para o que diz respeito aos limites de teores de sulfetos e sulfatos no concreto, como em especial, para o CCR. No trabalho procurou-se, também, fornecer bases que permitam criar diretrizes para o estudo de agregados contendo sulfetos e sulfatos, focado em aplicações do material como componente do CCR.

Abstract: The presence of deleterious products in concrete composition can lead to impairment of the durability of the structure, if not initially detected. Although the technology of materials investigation in the laboratory is very developed, the national and international standards are not efficient in some cases, such as for detecting the presence of sulfides and sulfates in aggregates for roller compacted concrete (RCC). The study performed aggregates characterization tests from a stone quarry, located in the middle part of the river Tibagi basin in Paraná, and of the other materials used in concrete in order to make the analysis in RCC mixes. During the molding and testing periods of the specimens it was detected, accidentally, the deposition of bleached material in the study site. This phenomenon have been studied in this work for RCC properties. The characterization of cement, water, additives and aggregates obtained from tests recommended by national and international standards obtained adequate values. Thus, specimens were molded to check the behavior of the concrete against the compressive resistance test. The specimens achieved a final resistance considered satisfactory, however, it was observed the low strength evolution if compared to the results obtained in assays for RCC dams construction. In order to check the causes of the observed phenomenon, 64 specimens were molded varying water, cement, aggregates and additives. Only tests using specimens molded with another type of aggregate were relevant, with a 180 days strength evolution of 0.12 MPa/kg/m³ compared to 0.09 MPa/kg/m³ of the specimens with the aggregate of the stone quarry in study. Aiming to complete the analysis, new tests have been performed, such as: determination of total sulfur content, XRD, SEM, XRF and OM. With these tests it was possible to detect the presence of delayed ettringite crystals generated by sulfides and sulfates in the powdered aggregate. Since for the making of RCC it is used a high amount of crushed aggregate fins in order to reduce the void ratio, the contaminated aggregate started to show, due to the high specific surface of the grains, higher reactive potential, resulting in the new formation of ettringite that, due to the expansive characteristics of the reaction, slowed the strength evolution. This effect was potentialized by the relatively small cement content in RCC mixes. Because of the results obtained through this study, it was highlighted the importance of complementing the current tests recommended by standards both for what concerns the limits of contents of sulfides and sulfates in concrete and, particularly, for RCC. This work, also, has the purpose to furnish data that allow to create guidelines for the study of aggregates containing sulfides and sulfates, focused on applications of the material as a component of RCC.