Contribuição para a modelagem da vida útil de estruturas de concreto expostas ao ataque por sulfatos a partir da inclusão de dados de resistividade elétrica superficial

Abstract

Resumo: A relação existente entre a resistividade elétrica superficial (RES) e as propriedades de transporte do concreto possibilita a sua utilização na modelagem do desempenho dos materiais frente a ação de agentes agressivos externos. Dessa forma, a presente pesquisa teve como objetivo explorar a modelagem do ataque externo por sulfatos, buscando utilizar a RES como parâmetro de entrada das equações em substituição ao coeficiente de difusão. Portanto, amostras de concreto foram moldadas com duas relações a/c (0,45 e 0,60) e expostas a ciclos de molhagem e secagem em solução de sulfato de sódio por um período de 140 dias (concentração de 10%, solução mantidas em 40 ºC). Aos 28 dias da moldagem e nas datas de 28, 56, 112 e 140 dias de exposição aos sulfatos, foram realizados ensaios de absorção de água por imersão e RES. O coeficiente de difusão foi determinado através da segunda lei de Fick aplicada aos perfis de sulfatos determinados através de ensaios de titulação gravimétrica. Uma boa correlação entre a RES e o coeficiente de difusão foi encontrada (R² = 0,83). A evolução da RES foi interpretada por meio de perfis de sulfato e justificada pelos demais ensaios físicos. Um dos modelos proposto na literatura foi adotado para a previsão do avanço do ataque utilizando a RES em substituição ao coeficiente de difusão. Um segundo modelo, proposto para estudos em ataques por cloretos e carbonatação, foi testado para a avaliação do ataque por sulfatos. Os resultados mostraram erros de provisão abaixo de 10%, os quais foram considerados aceitáveis dada a intrínseca variabilidade do concreto e a sensibilidade do ensaio de resistividade elétrica.

Abstract: The relationship between the electrical resistivity (SER) of concretes and its transport properties allows for its application in service-life modelling of structures subjected to degradation by external aggressive agents. Therefore, the objective of this research is to explore the modelling of external sulfate attack (ESA) using SER data as an input parameter of the equations by replacing the diffusion coefficient. Concrete specimens were cast with two w/c ratios (0.45 and 0.60) and exposed to dry-wetting cycles in sodium sulfate solutions for a period of 140 days (10% concentration, solution kept in 40 ºC). At the age of 28 days and after 28, 56, 112 and 140 days of exposure to sulfates the water absorption by immersion and SER were evaluated. The diffusion coefficient was then determined by Fick's law of diffusion. In addition, on the dates aforementioned, sulfate profiles were determined by chemical titration. A good relationship between SER and the diffusion coefficient was determined, proving the possibility of using SER data for sulfate attack modelling. The evolution of SER was interpreted through the sulfate profiles and justified by the other physical tests. One of the existing models in the literature was adopted to predict the advance of the sulfate attack using the SER data as a replacement for the diffusion coefficient. Also, an existing model for chloride and carbonation analysis was evaluated for ESA modelling. For both analysis, results showed errors varying around 10%, which were considered acceptable.