Estudo da formação de etringita tardia (DEF) em compósitos de cimento com e sem nanosílica

Abstract

Resumo: A formação de etringita tardia (DEF) é um processo que afeta estruturas como barragens, fundações de edifícios, pontes, viadutos e elementos de concreto que foram submetidos a altas temperaturas durante a cura. Diversos estudos vêm sendo desenvolvidos, mundialmente, para entender melhor os mecanismos de ocorrência deste fenômeno e tentar propor formas de evitá-lo ou mitigá-lo. Visando contribuir neste campo, no presente estudo foi realizada a análise de pastas de cimento e argamassas submetidas à cura térmica para indução da formação de etringita tardia e à cura convencional, em comparação. Além disso foi estudada a adição de nanosílica, no teor de 1% em relação à massa de cimento, com o objetivo de avaliar o seu potencial de mitigação da expansão. O comportamento mecânico e físico dos compósitos foi analisado pelos seguintes parâmetros: resistência à compressão axial, módulo de elasticidade, velocidade de propagação de onda ultrassônica, variação de massa e expansão. As características químicas e microestruturais foram analisadas por MEV e EDS. Os resultados indicaram o sucesso na indução da DEF por meio da metodologia de cura térmica empregada, sendo possível visualizar cristais de etringita tardia na microestrutura dos compósitos analisados. Foi possível inferir a redução parcial do dano causado pela DEF com a adição de nanosílica devido às menores expansões atingidas em comparação com os exemplares sem a nanoadição. Porém as avaliações mecânicas e físico-quimicas indicaram que a nanosílica, no teor empregado e nas condições testadas, não foi suficiente para impedir a formação de etringita tardia.

Abstract: Delayed ettringite formation (DEF) is a process that affects several types of structures, such as dams, buildings foundations, bridges, viaducts and concrete elements exposed to high curing temperature. Many studies worldwide have been developed seeking a better understanding of the phenomenon in pursuance of ways to avoid or mitigate it. In order to contribute to this research field, this study analyzes cement pastes and mortars subjected to a thermal curing process in order to induce DEF, while comparing the results to a sample subjected to a conventional curing. Furthermore, the addition of nanosilica, with 1% by weight of cement, was included aiming to evaluate its potential to mitigate DEF expansion. The mechanical and physical behavior of the composites were analyzed through the following parameters: compressive strength, modulus of elasticity, ultrasonic wave propagation velocity, mass variation and expansion. The chemical and microstructural characteristics were analyzed through SEM and EDS. The results indicate the success of the thermal curing process employed to induce DEF. Delayed ettringite crystals were detected in the microstructure of the composites. It was possible to infer the partial reduction of damage caused by DEF with the addition of nanosilica due to the smaller expansions achieved compared to the samples without nanoaddition. However, the mechanical and physical-chemical evaluations indicated that the nanosilica, in the content used and in the tested conditions, was not enough to prevent the delayed ettringite formation.