Estudo comparativo de técnicas de mensurar a resistividade elétrica no concreto e sua relação com a durabilidade

Abstract

Resumo: A resistividade elétrica é uma propriedade intrínseca do material que determina sua capacidade de resistir a condução da eletricidade através do seu corpo. No concreto, sem a presença de armaduras e agregados condutivos, a eletricidade é conduzida pela solução aquosa presente em sua rede de poros. Assim, a resistividade elétrica do concreto reflete sua condição de saturação, conectividade, distribuição e tamanho dos seus poros. Tal fato permite que sejam tomadas conclusões relativas à velocidade de penetração de agentes agressivos externos, bem como à velocidade de corrosão de armaduras. Três técnicas para medição de resistividade elétrica no concreto foram correlacionadas nesse trabalho: o método de Wenner, o método direto e o método da resistividade volumétrica extraída do RCPT. Impactos do uso dos materiais cimentícios suplementares (MCS) ativos e inertes foram comparados a um traço de referência, são eles: metacaulim, sílica de casca de arroz, cinza volante (MCS ativos); e fíler calcário (MCS inerte). O traço de referência foi composto de cimento tipo CP V-ARI, com agregados de origem natural, com fator água/aglomerante igual a 0,41. O metacaulim e a sílica de casca de arroz foram usados com um teor de 10% de substituição de cimento, em massa; a cinza volante, com 25%. Utilizou-se cimento tipo CP II-F, que contém de 11% a 25% de fíler calcário em sua composição, para se investigar o impacto desse MCS. A resistividade elétrica foi correlacionada a parâmetros comumente associados à durabilidade do concreto, tais como: resistência à compressão, resistência à penetração de cloretos, absorção de água por imersão e por capilaridade. Utilizando-se das médias de resistividade por amostra, identificaramse correlações com R² > 0,94 entre os métodos de medição. O método de Wenner e o método direto são correlacionados pelo valor teórico da constante de correção de célula, ou fator de forma, proposto pela norma UNE 83988-2:2014, em corpos de prova saturados. Cada MCS tem impacto diferente sobre a resistividade elétrica, porém sua influência decocorre da reação pozolânica, que contribui com a densificação da matriz cimentícia e altera a disponibilidade de íons condutivos na solução aquosa presente nos poros. O uso de fíler calcário proporcionou efeitos negativos à mitigação do risco de corrosão de armaduras por ataque de íons cloreto e favorecimento de maior penetrabilidade desses íons. Por outro lado, o uso de metacaulim, de sílica ativa, ou de cinza volante, surte efeitos positivos. Observou-se incremento dos valores de resistividade elétrica no decorrer do progresso de hidratação do cimento. Esse comportamento pode ser atribuído à: redução da quantidade de solução aquosa disponível nos poros, em decorrência do progresso de hidratação; ao efeito fíler e à alteração da composição química da solução aquosa presente nos poros, decorrentes da reação pozolânica. Foram encontradas correlações com R² > 0,70 entre a resistividade elétrica e a resistência à compressão.

Abstract: Electrical resistivity is an intrinsic property of the material that determines its ability to resist the conduction of electricity through its body. In concrete without the presence of rebar or either conductive aggregates, electricity is conducted by the aqueous solution present in its pore network. Thus, the electrical resistivity of concrete reflects its condition of saturation, connectivity, distribution and size of its pores. This fact allows conclusions to be drawn regarding the penetration speed of external aggressive agents, as well as the corrosion speed of reinforcement bars. Three techniques for measuring electrical resistivity in concrete were correlated in this work: the Wenner method, the direct method and the volumetric resistivity method extracted from the RCPT. Impacts of the use of active and inert supplementary cementitious materials (SCM) were compared to a reference mix, namely: metakaolin, rice husk silica, fly ash (active SCM); and limestone filler (inert SCM). The reference mix was composed of cement type CP V-ARI, with sand and gravel of natural origin, with a water/binder factor equal to 0.41. Metakaolin and rice husk silica were used with a cement replacement content of 10%, by mass - fly ash, with 25%. Type CP II-F cement, containing 11% to 25% of limestone filler in its composition, was used to investigate the effects of this SCM. Electrical resistivity was correlated with parameters commonly associated with concrete durability, such as: compressive strength, chloride ion penetration resistance, water absorption by immersion and by capillarity.suction. Using the mean resistivity per sample, correlations with R² > 0.94 were identified between the measurement methods. The theoretical value of the cell correction constant, or the shape factor, correlates the Wenner method to the direct method as proposed UNE 83988-2:2014 standard, in saturated specimens. Each SCM has different effect on resistivity, its influence derives from the pozzolanic reaction, which contributes to the densification of the cementitious matrix and changes the availability of conductive ions in pore solution. The use of limestone filler had negative effects, being harmful in terms of mitigating corrosion risk by chloride ion attack. Limestone filler showed to be favorable to greater penetrability of chloride ions. On the other hand, the use of metakaolin, rice husk ash, and also fly ash has presented positive effects. Electrical resistivity values increased alongside the progress of cement hydration. This behavior can be attributed to: reduction in the amount of pore solution available in the pores, as a result of hydration progress; to the filler effect and changes in the chemical composition of the pore solution, resulting from the pozzolanic reaction. Correlations with R² > 0.70 were found between electrical resistivity and compressive strength.