Contribuição ao estudo de CAA com materiais cimentícios suplementares dosado por empacotamento de partículas com reposição alcalina pela cal

Abstract

Resumo: No cenário atual da construção civil são encontrados cada vez mais desafios técnicos. Para algumas dessas situações o CAA é uma solução adequada. Apesar disso, o CAA apresenta desvantagem econômica e ambiental devido ao seu elevado consumo de clínquer. Uma alternativa para garantir maior aplicabilidade do CAA é a redução do consumo de clínquer garantindo ainda suas propriedades e durabilidade. O objetivo dessa dissertação é propor misturas de CAA com baixo teor de clínquer pela dosagem por empacotamento de partículas e reposição alcalina pela cal. Foram produzidos seis traços de concreto com consumo de cimento variando de 173 a 283 kg/m³ e adição de cinza volante, filer calcário, sílica ativa e cal, pelo Modelo de Alfred e aplicação do Método de Monte Carlo a partir de um código em Python. Os traços foram divididos quanto a sua composição em Grupo 1 (C1, C1_F e C1_A, sem sílica ativa) e Grupo 2 (C2, C2_F e C2_A, com sílica ativa), sendo que os traços com nomenclatura terminada em "F" e "A" possuem cal em sua composição em substituição aos finos (cimento, filer calcário, cinza volante e sílica ativa) e em substituição à areia, respectivamente. Os concretos foram avaliados no estado fresco pelos ensaios de Slump Flow, Funil V, Anel J e T500. No estado endurecido, em relação à resistência à compressão, absorção por capilaridade e imersão. A avaliação da durabilidade se deu pela carbonatação acelerada com avaliação da frente de carbonatação nas idades de 24, 60 e 100 dias. No estado fresco os traços C1_F e C2_F apresentaram comportamento condizente com concreto convencional vibrado e os outros traços comportamento similar ao CAA. No estado endurecido, todos os traços apresentaram resistência à compressão estrutural, entre 25 e 46 MPa, absorção por imersão entre 1,8 e 4,2% e absorção por capilaridade entre 0,076 e 0,302 g/cm³. Em relação à durabilidade, apenas na idade de 100 dias foi constatada frente de carbonatação para os concretos C1_A, C2 e C2_A, que apresentaram avanço de frente variando entre 3,73 e 4,75 mm. Ressalta-se que o concreto produzido com menor teor de cimento,173 kg/m³, não apresentou frente de carbonatação. A utilização do Modelo de Alfred permitiu produzir concretos estruturais com baixo teor de clínquer. Todos os concretos produzidos apresentam aplicabilidade no estado endurecido.

Abstract: In today's context of civil construction, newer technical challenges are continuously found. For some of those situations, self compacting concrete (SCC) is a suitable solution. However, SCC presents economical and environmental disadvantages, due to its high level of clinker consumption. An alternative to allow higher applicability of SCC is to reduce clinker consumption, while still ensuring its properties and durability. The objective of this thesis is to propouse SCC mixtures with low clinker consumption, by use of particle packing and alkaline replenishment by hydrated lime. Six concrete mixtures were produced, with cement consumption ranging from 173 to 283 kg/m³ and with fly ash, filler (lime), and hydrated lime using Alfred's Model and applying Monte Carlo method with Python code. Those mixtures were grouped by their composition in Group 1 (C1, C1_F and C1_A, without silica fume) and Group 2 (C2, C2_F and C2_A, with silica fume). Mixtures with the F or A suffix have hydrated lime added in their composition in substitution to the fine part (cement, with fly ash, filler (lime), and hydrated) and in substitution to sand, respectively. Concretes had their fresh state properties evaluated by Slump Flow, V-Funnel, J-Ring and T500 tests. Hardened state properties were assessed by compression resistance and capillary absorption and immersion tests. Assessment of durability was done by accelerated carbonation, and evaluation of carbonation depth at ages of 24, 60 and 100 days. In their fresh state, mixtures C1_F and C2_F presented similar behaviour to conventional vibrated concrete. Other mixtures presented similar behaviour to SCC. In their hardened state, all mixtures presented compression strength ranging from 25 to 46 MPa, immersion absorption between 1,8 e 4,2%, and capillary absorption between 0,076 and 0,302 g/cm³. Regarding durability, only at 100-day age a carbonation depth ranging from 3,73 and 4,75 was found in mixtures C1_A, C2 and C2_A. It should be noted that the lower cement consumption mixture presented no carbonation depth. Usage of Alfred's Model allowed the production of low clinker structural concrete. All produced concrete presented applicability in their hardened state.