Caracterização do cimento aluminoso e sua aplicação em concretos de alta resistência (CAR)

Abstract

Resumo: A disseminação de princípios relacionados à ciência dos materiais proporcionou um desenvolvimento tecnológico significativo do concreto nas últimas décadas. O desempenho mecânico, além da durabilidade são algumas das propriedades que mais evoluíram nesse período, resultando num produto com características singulares, denominado concreto de alta resistência (CAR). A utilização desse material é interessante ao permitir a redução de deformações, permeabilidade, seções de peças estruturais, custos, além de proporcionar maior velocidade de execução de obras, construção de vãos maiores em elementos estruturais, entre diversas outras características. A busca por um produto cada vez mais adequado em relação ao constante progresso da engenharia de materiais tem direcionado alguns estudos relacionados à utilização dos cimentos aluminosos como constituintes do concreto. O cimento aluminoso foi inicialmente desenvolvido na França, cujo objetivo era aumentar a durabilidade de estruturas de concreto sujeitas ao ataque por sulfatos. Contudo, devido a algumas propriedades distintas em relação ao cimento Portland, como alta resistência inicial, resistência à abrasão, desenvolvimento da resistência sob condições de baixa temperatura, propriedades refratárias, entre outras, estenderam sua aplicação a diversas áreas da construção. Entretanto, no Brasil não há um número razoável de estudos ou pesquisas publicadas relacionados à utilização do cimento aluminoso em aplicações estruturais ou quaisquer outras áreas da construção civil. Sendo assim, esse trabalho tem como objetivo principal a contribuição ao estudo do comportamento mecânico do concreto de alta resistência contendo cimentos aluminosos, mais especificamente, alguns dos fatores que influenciam a resistência à compressão e resistência à tração, como a adição de sílica ativa, relação água/aglomerante e o grau de hidratação. Para uma melhor compreensão do comportamento mecânico do concreto realiza-se uma investigação em sua microestrutura. Além disso, através de ensaios de compatibilidade, são analisados os efeitos de alguns dos principais aditivos superplastificantes comumente utilizados na produção de concreto de alta resistência com cimento Portland na reologia de misturas contendo cimentos aluminosos.

Abstract: The dissemination of some principles related to the science of materials provided significant technological development of the concrete in the last past years. The mechanical performance, beyond the durability of such material, is some of the properties that had more evolved in this period, resulting in a product with singular characteristics, called High-Strength Concrete. The use of this material is interesting when allowing the reduction of deformations, permeability, sections of structural members, costs, besides providing a greater execution speed, and diverse other characteristics. The search for a better product related to the constant progress of the engineering of materials has directed studies related to the use of calcium-aluminate cements as constituents of concrete. The calcium-aluminate cement was originally developed in France, whose objective was to provide improve durability of concrete in sulphate bearing environments. However, due some unique properties comparing to Portland cements, as high initial resistance, abrasion resistance, rapid hardening under very cold climatic conditions, refractory properties, among others, extended the range of application to many other areas around the world. However, in Brazil there are not a reasonable number of studies or research published relating the use of the calcium-aluminate cements in structural applications or any other areas of civil engineering. Therefore, this work has as main objective the contribution to study the mechanical behavior of high-strength concrete using calcium-aluminate cements, more specifically, some of the factors that can influence the compressive strength and tensile splitting strength, as the use of silica fume, water/binder relation and age. For a better understanding of the mechanical behavior of concrete, a research on its microstructure is performed. Moreover, through compatibility assays, the effect of some of main superplasticizers admixtures frequently used to produce high-strength concretes using Portland cement are analyzed on the rheology of mixtures containing calcium-aluminate cements.