Efeito do empacotamento de partículas na durabilidade de concretos de alto desempenho expostos ao ataque por sulfatos externo

Abstract

Resumo: A aplicação de técnicas de empacotamento de partículas na dosagem de concretos tem levado à ganhos ambientais, através da redução no consumo de cimento e emissões de gases estufa. No entanto, há pouca discussão sobre quais modelos de empacotamento são mais indicados, quais adições minerais podem ser incorporadas e qual o desempenho reológico, mecânico e de durabilidade dos concretos produzidos. A dosagem por técnicas de empacotamento e emprego de finos na mistura leva à densificação da matriz cimentícia e, consequentemente, decréscimo do volume e interconexão de poros, sendo favorável à durabilidade do concreto. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da porosidade sobre a durabilidade de concretos de alto desempenho submetidos ao ataque por sulfatos externo. Para tanto, o estudo foi desenvolvido em três etapas. Na primeira, buscou se pela proporção dos finos otimizados por empacotamento de partículas que levou a pastas com melhor desempenho mecânico, ambiental e de durabilidade. Na segunda, concretos foram produzidos variando-se o método de dosagem, por empacotamento de partículas (série C) e convencional (série M), e a relação água/ finos, com valores de 0,28, 0,36 e 0,44 . Os mesmos foram analisados quanto à resistência mecânica, durabilidade e sustentabilidade, sendo essa pela introdução de um indicador de sustentabilidade global (ISG). A última etapa compreendeu o tratamento dos dados obtidos por regressão linear múltipla (RLM), a fim de se determinar o ensaio mais adequado como indicador de durabilidade. A dosagem por empacotamento levou à economia de 50% no teor de aditivo superplastificante, mantendo-se a fluidez dos concretos. A série C obteve resistência à compressão até 4% inferior à série M (57–92 MPa), apesar do consumo de cimento 15% menor. Nos ensaios de durabilidade, a série C apresentou ganho de massa até 120 dias seguido de perda, enquanto a série M mostrou um ganho contínuo de massa até 180 dias. Nos demais ensaios (variação dimensional, resistividade elétrica e velocidade de ultrassom) não houve diferença significativa entre traços, segundo a análise estatística. Logo, concretos dosados por MEP obtiveram menor resistência a sulfatos, devido à menor porosidade e volume de vazios para acomodação dos produtos expansivos. O ISG mostrou-se satisfatório na avaliação de desempenho global. Concretos da série C obtiveram valores de 4,30 kg/m³/MPa e 3,80 kg CO2e/m³/MPa, porém, com custo de descarbonatação em média 13% superior à série M. Por fim, o ensaio de variação de massa obteve o maior coeficiente de determinação na RLM (97%), sendo considerado o método mais adequado para a quantificação do dano causado por sulfatos. Dentre os parâmetros do concreto analisados, a porosidade total apresentou maior relevância

Abstract: The application of particle packing techniques in concrete dosage has led to environmental gains, by reducing cement consumption and greenhouse gas emissions. However, there is little discussion about which packing models are most suitable, which mineral additions can be incorporated and the rheological, mechanical and durability performance of the concretes produced. Through using packing techniques and fines in the mix leads to densification of the cementitious matrix and, consequently, a decrease in the volume and interconnection of pores, which is favorable to concrete durability. The aim of this study was to evaluate the effect of porosity on durability of mixes subjected to external sulfate attack. The study was carried out in three stages. In the first, the proportion of fines optimized by particle packing led to pastes with better mechanical, environmental and durability performance. In the second, concretes were produced by varying the dosing method, by particle packing (C series) and conventional (M series), and the water/fines ratio, with values of 0.28, 0.36 and 0.44 . They were analyzed for mechanical strength, durability and sustainability, the latter being determined by introducing a global sustainability indicator (GSI). The last stage involved processing the data obtained by multiple linear regression (MLR) in order to determine the most suitable test as an indicator of durability. Packing dosage led to savings of 50% in the superplasticizing additive content, while maintaining the fluidity of the concretes. The C series obtained a compressive strength up to 4% lower than the M series (57-92 MPa), despite 15% lower cement consumption. In durability tests, the C series showed mass gain up to 120 days followed by loss, while the M series showed a continuous mass gain up to 180 days. In the other tests (dimensional variation, electrical resistivity and ultrasonic velocity) there was no significant difference between the mixes, according to the statistical analysis. Therefore, concretes proportioned by MEP obtained lower resistance to sulfates, due to lower porosity and voids volume to accommodate expansive products. The GSI proved satisfactory in global performance evaluation. Concretes from C series obtained values of 4.30 kg/m³/MPa and 3.80 kg CO2e/m³/MPa, but with a descarbonation cost on average 13% higher than the M series. Finally, the mass variation test obtained the highest coefficient of determination in the RLM (97%), and is considered the most suitable method for quantifying the damage caused by sulfates. Among the concrete parameters analyzed, total porosity was the most relevant