Mecanismos para mitigação da degradação do concreto armado em exposição ao sulfato de amônio : um estudo focado na indústria de produção de fertilizantes

Abstract

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo analisar a influência da substituição parcial do cimento Portland por adições minerais de alta reatividade e, também, a influência de dois tipos tratamentos de superfície à base de silicato de etila, aplicados em amostras de concreto, e pastas de cimento Portland, submetidos ao ataque por sulfato de amônio. Foi constatado através da revisão bibliográfica que não existem procedimentos com parâmetros específicos para análise do ataque de sulfato de amônio em concreto armado e que, também, há poucos trabalhos publicados que analisaram formas de mitigar a degradação do concreto, e a corrosão da armadura, frente ao ataque desse tipo de sulfato. Foi verificado também na revisão da literatura que ainda não havia sido utilizada a sílica de casca de arroz na substituição parcial de cimento Portland, nem tratamentos de superfície à base de silicatos de etila. Além disso, não foram aplicadas as técnicas eletroquímicas, OCP, RPL e EIS, em conjunto para análise das amostras de concreto armado submetidas ao ataque de sulfato de amônio e, com isso, esse foi o foco do presente trabalho. Portanto, os resultados obtidos podem contribuir para aumentar a informação sobre os efeitos do sulfato de amônio no concreto e, assim, possibilitar que trabalhos futuros sejam mais assertivos para a mitigação desse ataque. Foram desenvolvidas amostras com substituição parcial (15%) do cimento Portland por sílica ativa e cinza de casca de arroz. Também foram desenvolvidas amostras com dois tipos de tratamento à base de silicato de etila (TS28 e TS40). Nas amostras foram realizados ensaios microestruturais (DRX, TGA e MEV/EDS), ensaios de resistência mecânica, variação dimensional, absorção de água e hidrofobicidade com o objetivo de analisar a matriz cimentícia. Para analisar a corrosão da armadura foram utilizadas três técnicas eletroquímicas, OCP, RPL e EIS. Todas as amostras imersas em sulfato de amônio apresentaram degradação da matriz cimentícia e evidências de corrosão da armadura. Contudo, os resultados mostraram que, entre as duas adições pozolânicas aplicadas, a sílica ativa apresentou resultados com desempenho superior em todos os ensaios. Com relação ao tratamento de superfície, as amostras com tratamento melhoraram o desempenho das amostras frente à corrosão em comparação às amostras sem tratamento. Ao comparar os dois tratamentos, verifica-se que o TS40 formou silicato de cálcio, o que melhorou as propriedades mecânicas da matriz cimentícia.

Abstract: The objective of the present study was to evaluate the effect of partial replacement of Portland cement by two supplementary cementitious materials and, also, the influence of two types of surface treatments based on ethyl silicate, applied in concrete samples, submitted to attack by ammonium sulfate. It was found through the literature review that there are no procedures with specific parameters for the analysis of ammonium sulfate attack on reinforced concrete and, also, there are few published works that analyzed ways to mitigate concrete degradation, and reinforcement corrosion, against attack of this type of sulfate. It was also verified in the literature review that rice husk ash had not yet been used in the partial replacement of Portland cement, nor surface treatments based on ethyl silicates. In addition, electrochemical techniques, OCP, RPL and EIS, were not applied to the analysis of reinforced concrete samples subjected to ammonium sulfate attack and, therefore, this was the focus of the present work. Therefore, the results obtained can contribute to increase information about the effects of ammonium sulfate on concrete and, thus, allow future work to be more assertive in mitigating this attack. Samples with partial replacement of cement by silica fume and rice husk silica (15%) were developed. Samples with two types of treatment based on ethyl silicate (TS28 and TS40) were also evaluated. In the samples, microstructural tests (XRD, TGA and SEM/EDS), mechanical strength, dimensional variation, water absorption and hydrophobicity tests were carried out in order to analyze the cement matrix. To analyze the corrosion of the reinforcement, three electrochemical techniques were used, OCP, RPL and EIS. All samples immersed in ammonium sulfate showed degradation of the cement matrix and evidence of corrosion of the reinforcement. However, the results showed that, between the two pozzolanic additions applied, silica fume presented results with superior performance in all tests. Regarding the surface treatment, the treated samples improved the performance of the samples against corrosion compared to the untreated samples. When comparing the two treatments, it appears that TS40 formed calcium silicate, which improved the mechanical properties of the cementitious matrix.