Efeito da autocicatrização autógena na durabilidade de concretos convencionais fissurados

Abstract

Resumo: O concreto é um dos materiais mais consumidos no mundo, uma vez que oferece boa resistência à compressão com alta viabilidade econômica e técnica. Contudo, quando submetido à tração, esse material apresenta desempenho limitado, sendo sua resistência a essa solicitação até mesmo desconsiderada em cálculos estruturais. Portanto, as estruturas compostas de concreto estão suscetíveis à fissuração, o que contribui para o ingresso e transporte de agentes deletérios, podendo comprometer sua durabilidade. Já no final do século XIX, notou-se a capacidade de selagem natural das fissuras de estruturas de contenção e condução de água, o que viria ser posteriormente chamado de autocicatrização autógena. Atualmente, esse fenômeno, seus mecanismos e os fatores que influem sobre ele vêm sendo amplamente estudados e discutidos, favorecendo o desenvolvimento de concretos e compósitos cimentícios de alta capacidade de recuperação própria de regiões fissuradas. Diante disso, pergunta-se, observando-se condições de dosagem propícias, se os concretos convencionais produzidos com cimentos disponíveis no mercado, quando fissurados, podem também ter sua durabilidade beneficiada pela ocorrência de autocicatrização. Este trabalho tem como objetivo explorar a autocicatrização e seus efeitos sobre a durabilidade de concretos fissurados, analisando a influência do tipo de cimento empregado na produção e também da idade do concreto no momento da ocorrência da fissuração. Para isto, corpos de prova de concreto produzidos com cimentos CP V ARI, CP II Z e CP IV (que têm diferentes teores de cinzas volantes) foram submetidos à fissuração aos 7 dias e aos 28 dias. Posteriormente, séries de ensaios foram realizada no dia da fissuração e depois de 28 dias e 84 dias em ciclos de molhagem e secagem, para estimular os mecanismos de autocicatrização. Os ensaios realizados visaram a observação da resistência à compressão, absorção por imersão, profundidade de carbonatação acelerada e carga passante e profundidade atingida por cloretos através do ensaio de migração rápida. Os resultados obtidos demonstraram efeitos mais pronunciados da autocicatrização para concretos contendo cinzas volantes quando o parâmetro analisado está mais voltado à massa de concreto interior dos corpos de prova (velocidade de ultrassom, absorção e resistência ao ingresso de cloretos). Tratando-se dos efeitos da autocicatrização sobre a resistência à carbonatação, notou-se melhora no desempenho para concretos contendo cimento sem substituições. Relativo à idade, observou-se que, no geral, para a fissuração gerada aos sete dias há melhor eficiência do que quando a mesma é gerada aos 28 dias. Sendo assim, a ocorrência da autocicatrização é totalmente dependente do estágio da hidratação do concreto, uma vez que o mecanismo principal é a hidratação de partículas anidras recém expostas pela fissuração. Quando trata-se de autocicatrização na superfície do concreto, os efeitos parecem ser mais potencializados por um outro mecanismo: a colmatação das fissuras por precipitação de carbonatos em suas paredes.

Abstract: Concrete is one of the most produced materials in the world because it offers good compressive strength with high economic and technical viability. However, when subjected to tension, this material presents limited performance, and its tensile strength is even ignored in structural designs. Therefore, concrete structures are susceptible to cracking, contributing to the penetration and transport of deleterious agents, which may compromise their durability. At the end of the nineteenth century, a natural sealing capacity of cracks in concrete dams and pipes was noted, what would later be called autogenous self-healing. Nowadays, this phenomenon, its mechanisms and its intervening factors have been widely studied and discussed, favouring the development of concretes and cementitious composites with high recovery capacity of cracked regions. In view of this, it is asked whether the conventional concretes produced with cements available in the market, observing propitious mix proportions, may also have their durability benefited by the occurrence of self-healing. This work aims to explore conventional concrete self-healing and its effects on durability, analysing the influence of cement type and concrete age at the time of cracking. For this, concrete specimens produced with CP V ARI, CP II Z and CP IV cements (which have different fly ash contents) were cracked by compression at 7 days and at 28 days. Subsequently, series of tests were performed on the day of cracking and after 28 days and 84 days under wetting and drying cycles, to stimulate self-healing mechanisms. Tests were carried out to obtain the compressive strength, water absorption, rapid chlorides permeability, chloride depth after migration test and carbonation depth under accelerated conditions. The results obtained demonstrate the beneficial effects of selfhealing on concrete containing fly ash when the analysed parameter is more focused on the concrete bulk of the test specimens (ultrasonic velocity, absorption and resistance to chloride ingress). About the effects of self-healing on the carbonation resistance, it was noticed a more significant improvement in performance for concrete containing cement without substitutions. Regarding age, it was observed that, in general, for the cracking generated at seven days there is better efficiency than when it is generated at 28 days. Thus, the occurrence of self-healing is totally dependent on the hydration stage of the concrete, since the main mechanism is the hydration of anhydrous particles exposed by cracking. When self-healing is observed on the surface of the concrete, the effects seem to be more potentiated by another mechanism: the clogging of cracks by precipitation of carbonates in their walls.